基因工程导论PPT课件

DNA
RNA
蛋白质
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瞧这一家子！
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Eukaryotic cell
Prokaryotic cell
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两种动物性别决定基因的部分比较
人与鲸的外形十分不同，但他们仍然由大体上相同的蛋白质组 成。尽管人与鲸的分化时间已经很长，但他们许多基因的核苷 酸序列还非常相似。图中展示了人与鲸中编码雄性决定蛋白基 因的一部分序列，阴影部分是两者完全相同的部分。
5′---TCGp OHCGA---3′ 3′---AGCOH pGCT---5′
切—限制性内切酶的应用
限制性内切酶
（restriction endonuclease）
该酶有三类，即限制性内切酶Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ。 实际工作应用的为限制性内切酶Ⅱ，它能识 别和切割双链DNA的特异顺序，产生特异的 DNA片段。
Ⅱ型具有严格的识别、切割顺序。它以核酸内 切方式水解DNA链中的磷酸二酯键，产生的 DNA片段5′端为P，3′端为OH。识别顺 序一般为4-6个碱基对。
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遗传物质——DNA
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DNA的复制
在每轮DNA复制过 程中，DNA分子的 每条链均被用作合 成其互补链的模板。 因此，经过多代复 制之后，其遗传信 息仍然保持完整。
DNA复制是“半保 留”的，因为子代 DNA双螺旋由一条 亲代链与一条新合 成的链组成。
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中心法则
DNA是遗传信息的一级载体，能够被 转录成RNA，并进行蛋白质的合成， 这就是遗传信息流。
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五大技术之间的关系
微生物
工程菌
基因工程
蛋白质或酶
动植物个体或细胞
发酵工程
蛋白质工程 或酶工程
细胞工程产品优良动植物源自系.4基因工程
➢ 应用人工方法把生物的遗传物质(DNA)分离出来,在体外 进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导入某种 宿主细胞或个体,从而改变它们的遗传品性;有时还使新的 遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基 因产物(多肽或蛋白质)。这种创造新生物并给予新生物以 特殊功能的过程就称为基因工程,又叫DNA重组技术。
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基因工程迅速发展阶段
（1）1980—1990年代，基因工程基础研究趋于成 熟，发展了一系列新的基因操作技术，构建了多 种载体，获得了大量转基因菌株。
（2）1980年培育第一个转基因动物——超级鼠。 （3）1983年培育出第一例转基因植物——转基因
烟草。 （4）大量的基因工程药物研究成功。
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各种生物共享相同的分子机制
图中显示婴儿及小鼠的前额部都有相似的白班， 因为他们各自的kit基因都有缺陷。色素细胞的 发育和存活都需要这个基因。
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基因工程研究发展史
• 准备阶段：
• 1944年，Avery等通过细菌转化研究，证明 DNA是基因载体。
• 1953年，Watson和Crick建立DNA分子的双螺旋 模型。
不同限制性核酸内切酶 切割的三种情况
➢ 产生3′突出粘性末端（cohesive end):以EcoR I为例：
5′---G AATTC---3′
5′---GP OHAATTC---3′
3′---CATAAA G---5′EcoR I 3′---CTTAAOH PG---5′
➢ 产生5′突出粘性末端:以Pst I为例：
用下连接
细 菌 大 量 繁 殖 ，克 隆 到 质 粒 中 的 供 体细胞的基因得到大量扩增
➢ 分—载体和目的基 因的分离
➢ 切—限制性内切酶
➢ 接—载体与目的基 因连接成重组体
➢ 转—基因序列转入 细胞
➢ 筛—目的基因序列 克隆的筛选和鉴定
分—载体和目的基因的分离PCR)反应
➢ 基因克隆（gene cloning），DNA克隆（DNA cloning）， 分子克隆（molecular cloning)，基因工程（gene engineering），遗传工程（genetic engineering）等术语常 与重组DNA技术通用。
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基因工程理论依据
1、不同基因具有相同的物质基础。 2、基因是可以切割的。 3、基因是可以转移的。 4、多肽与基因之间存在对应关系。 5、遗传密码是通用的。 6、基因是可以遗传的。
• 1958—1971，确立中心法则，破译64种密码子。 • 1960—1970，发现限制性内切酶和DNA连接酶。 • 1972年，首次构建重组DNA分子。
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基因工程问世
• 1973年，Cohen等首次完成了重组质粒 DNA对大肠杆菌的转化；
• 同时，他们将非洲爪蟾含核糖体基因的 DNA片段与质粒pSC101重组，转化大肠 杆菌，转录出相应的mRNA。
5′---CTGCA G---3′
5′---CTGCAp OHG---3′
3′---G ACCTC---5′ Pst I 3′---GOH p ACGTC---5′
➢ 产生平末端（blunt end): 以Nru I为例：
5′---TCG CGA---3′ 3′---AGC GCT---5′ Nru I
基因工程
曹永长 教授 华南农业大学动物科学学院
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生物技术
生物技术(Biotechnology)是一门新兴的综合的学科, 有时也称生物工程(Bioengineering)，是指人们以现代 生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他 学科的技术原理，按照预先的设计改造生物体或加 工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目 的。
基因工程的基本程序
细菌 质粒
染色体
植物细胞或动物细胞
从细菌中 分离的质 粒
用相同的限制 性内切酶消化 的 质 粒 DNA 片 段
一个质粒 和一个不 同 的 DNA 片段连接
从供体细胞 分 离 的 DNA
特异性限制性内 切酶消化的供体 DNA 片 段
将重组质粒导入细菌
供 体 DNA 和 质 粒 DNA 混 合 ，二 者 在 连 接 酶 的 作
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生物技术的种类
• 1、基因工程 (gene engineering) • 2、细胞工程 (cell engineering) • 3、酶工程 (enzyme engineering) • 4、发酵工程 (fermentation engineering) • 5、蛋白质工程 (protein engineering)