分子生物学英文课件：genetic engineering
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genetic engineering
1. 粘性末端连接 方式：(1)同一限制酶切位点连接 (2)不同限制酶切位点连接
配伍末端连接
非配伍末端连接 优点：最快捷、最有效 2、平末端连接 •适用于：限制性内切酶切割产生的平端 •粘端补齐或切平形成的平端 优点：使用范围广 缺点：连接效率较低
南方医科大学珠江医院神经外科
3. 同聚物加尾连接
2．真核表达系统：使外源基因在真核细 胞中表达的体系。
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原核表达体系 (E.coli表达体系最为
常用)
适用于在原核细胞中表达外源基因的载
体 优点：能够较短时间内获得基因表达产 物而且所需成本相对比较低廉，基因表达 多 标准：选择标志 强启动子 翻译调控序列 多接头克隆位点
入，合理控制微型生物反应器的增殖速度和最终数量 ，也是提高外源基因表达产物的主要环节，
2014-5-6 6
南方医科大学珠江医院神经外科
重组DNA技术操作过程为： 分 切 接 分离目的基因 限制酶切目的基因与载体 拼接重组体 转入受体细胞 筛选重组体
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转 筛
常 用 的 工 具 酶
在末端转移酶(terminal transferase) 的作用下，在
DNA片段末端加上同聚物序列、制造出粘性末端，再进
行粘端连接。
4. 人工接头(linker)连接 由平端加上新的酶切位点，再用限制酶切除产生粘
性末端，而进行粘端连接。
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载体
基因载体，即gene delivery或gene vector,是 作为基因导入细胞的工具。 作用：①运载目的基因进入宿主细胞 ②使之能得到复制和进行表达。
受体条件：
◆ 安全宿主 ◆ 限制酶和重组酶缺陷
gene engineering
Restriction endonuclease It can recognize special sequences and cleave DNA at these specific base sequences. Type II can recognize palindrome sequences.
5´ ´ 3´ ´ 3´ ´ 5´ ´
endonuclease (ruvC)
3´ ´ NA ligase
3´ ´ 5´ ´ 5´ ´ 3´ ´
5´ ´ 3´ ´
3´ ´ 5´ ´ 3´ ´ 5´ ´
DNA ligase
5´ ´ 3´ ´
splice recombinant
G…3’ ACGTC…5’
Hae Ⅲ
5’…GGCC…3’ 3’…CCGG…5’
5’…GG 3’…CC
CC…3’ GG…5’
Vector
• The term “vector” here refers to some DNA molecules that can carry a DNA fragment into a host cell for replication. • Including: plasmids, Bacteriophages DNA, virus DNA ……
Applications in enzymology
• restriction endonucleases • DNA polymeraseⅠ Ⅰ • reverse transcriptase • DNA ligase • Alkaline phosphatase • terminal transferase • Taq DNA polymerase
Genetic engineering基因工程
医学英语文献阅读
applications
1、in food and argricultural industries ----higher nutrition value ----higher growing speed ----insect and disease resistance
医学英语文献阅读
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Definition
Genetic engineering, also called genetic modification, is the direct manipulation（操作） of an organism's genome using biotechnology. New DNA may be inserted in the host genome by first isolating and copying the genetic material of interest using molecular cloning methods(分 子克隆技术) to generate a DNA sequence, or by synthesizing the DNA, and then inserting this construct into the host organism. Genes may be removed, or "knocked out", using a nuclease(核酸酶). Genetic engineering is the most important part of bioengineering(生物工程)
• 打破自然界物竞天择的生存法 则，可能导致物种数量异常，破 坏生态环1、The government should impose legislation and regulations on genetic engineering. 2、Average people should think twice before allowing genetic foods and drugs to enter their home,especially those unlabeled ones. 3、International cooperation should be made to ensure the security of biotechnology.
基因工程与分子生物学常用技术课件
n个循环
加热变性
模板DNA
退火 3′
DNA延伸
3′ 5′ P1 5′
第二十七页，本课件共有34页
(二)PCR的基本反应
PCR反应体系： 1. 引物 是PCR特异性反应的关键，取决于引物与 模板DNA互补的程度。 2. 酶浓度 酶催化的PCR反应的Taq DNA聚合酶量 约需2.5U。 3. dNTP的质量 dNTP的质量与浓度和PCR扩增效率 有密切关系，dNTP粉呈颗粒状，如保存不当，易变性失
利用32P标记的探针与重组DNA或克隆DNA
片段进行分子杂交，直接筛选并鉴定目的基因。
3.免疫学方法 利用特异性抗体与目的基因表达产物特异结
合的方法筛选。
第十六页，本课件共有34页
(五)克隆基因的表达
利用重组DNA技术所获得目的基因或DNA序列， 可实现在受体细胞中的表达，即产生mRNA或蛋白质产物
②产生5′ 突出粘性末端：以PstⅠ为例：
5′•••CTGCA↓G•••3′
3′•••G↑ACGTC•••5′
5′•••CTGCA G•••3′
3′ •••G ACGTC•••5′
③产生平末端：NruⅠ为例：
5′•••TCG↓CGA•••3′ 3′•••AGC↑GCT•••5′
5′•••TCG CGA•••3′ 3′•••AGC GCT•••5′
去生物学活性。
4. 模板核酸 模板核酸的量与纯化程度是PCR成败与 否的关键环节之一。
第二十八页，本课件共有34页
(三)PCR的应用
1．可分析基因转录产物；构建cDNA；克隆特异 cDNA；合成cDNA探针。
2．可判断突变的基因片段，如癌基因和抑癌基因中 点突变的检测和鉴定。
3．用于病原微生物的微量检测及鉴别菌株；突变基因 的筛选；法医学鉴定；DNA序列分析；器官移植配型等
加热变性
模板DNA
退火 3′
DNA延伸
3′ 5′ P1 5′
第二十七页，本课件共有34页
(二)PCR的基本反应
PCR反应体系： 1. 引物 是PCR特异性反应的关键，取决于引物与 模板DNA互补的程度。 2. 酶浓度 酶催化的PCR反应的Taq DNA聚合酶量 约需2.5U。 3. dNTP的质量 dNTP的质量与浓度和PCR扩增效率 有密切关系，dNTP粉呈颗粒状，如保存不当，易变性失
利用32P标记的探针与重组DNA或克隆DNA
片段进行分子杂交，直接筛选并鉴定目的基因。
3.免疫学方法 利用特异性抗体与目的基因表达产物特异结
合的方法筛选。
第十六页，本课件共有34页
(五)克隆基因的表达
利用重组DNA技术所获得目的基因或DNA序列， 可实现在受体细胞中的表达，即产生mRNA或蛋白质产物
②产生5′ 突出粘性末端：以PstⅠ为例：
5′•••CTGCA↓G•••3′
3′•••G↑ACGTC•••5′
5′•••CTGCA G•••3′
3′ •••G ACGTC•••5′
③产生平末端：NruⅠ为例：
5′•••TCG↓CGA•••3′ 3′•••AGC↑GCT•••5′
5′•••TCG CGA•••3′ 3′•••AGC GCT•••5′
去生物学活性。
4. 模板核酸 模板核酸的量与纯化程度是PCR成败与 否的关键环节之一。
第二十八页，本课件共有34页
(三)PCR的应用
1．可分析基因转录产物；构建cDNA；克隆特异 cDNA；合成cDNA探针。
2．可判断突变的基因片段，如癌基因和抑癌基因中 点突变的检测和鉴定。
3．用于病原微生物的微量检测及鉴别菌株；突变基因 的筛选；法医学鉴定；DNA序列分析；器官移植配型等
分子生物学英文课件：genetic engineering
Recombinant DNA: is a form of artificial DNA that is engineered through the combination or insertion of one or more DNA strands.
DNA cloning involves separating a specific gene or segment of DNA from its larger chromosome and attaching it to a small molecule of carrier DNA, then replicating this modified DNA thousands of times. The result is a selective amplification of that particular gene or DNA segment.
Structure of pBR322: ---A common cloning vector derived from a naturally occurring plasmid ---Having antibiotic resistance genes for selection of transformants containing the plasmid ---Having unique restriction enzyme cleavage sites for insertion of foreign DNA ---Having origin of DNA replication (ori) for propagation in E. coli
Vector
Plasmid Bacteriophage
DNA cloning involves separating a specific gene or segment of DNA from its larger chromosome and attaching it to a small molecule of carrier DNA, then replicating this modified DNA thousands of times. The result is a selective amplification of that particular gene or DNA segment.
Structure of pBR322: ---A common cloning vector derived from a naturally occurring plasmid ---Having antibiotic resistance genes for selection of transformants containing the plasmid ---Having unique restriction enzyme cleavage sites for insertion of foreign DNA ---Having origin of DNA replication (ori) for propagation in E. coli
Vector
Plasmid Bacteriophage
分子生物学原理--基因工程41页PPT
04.11.2019
分子生物学原理
基因诊断和基因治疗
04.11.2019
分子生物学原理
基因工程产品的开发和应用
• 基因工程疫苗：安全廉价 乙肝疫苗、甲肝疫苗 巨细胞病毒、流行性出血热、轮状病毒、
• 基因工程生产激素类： 胰岛素、生长激素
• 细胞因子： 生长因子、肿瘤坏死因子、造血因子、 干扰素
04.11.2019
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
• 灭活法 筛选重 组体。
04.11.2019
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
提取转化细胞DNA
限制性内切酶
琼脂糖凝胶电泳
与原来载体及重组体比较
04.11.2019
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
硝酸纤维素滤膜
探针
平板
04.11.2019
菌落
X线底片
• 变性：
95 ℃、15s
• 引物粘合：
55 ℃、30s
• 引物延伸：
72 ℃、1.5m
04.11.2019
分子生物学原理
END
• 常用的载体有： 质粒、 噬菌体 、 M13 噬菌体 逆转录病毒DNA、昆虫病毒DNA
• 载体与宿主共培育可大量生成，经纯化
后可用于基因工程。
04.11.2019
分子生物学原理
质粒
• 质粒：plasmid 环形双链DNA，大小约为数千碱基对， 存在于大多数细菌的胞质中。
• 拷贝数：每个细菌能容纳的质粒数目。 • 质粒的性质：
限制性内切酶的应用
限制性 内切酶
切载体 切目的基因
要点：避免切断目的基因
相同粘性末端 两者相连
基因工程研究生11
PPT文档演模板
基因工程研究生11
质粒 —— 细菌染色体外的小型环状双链DNA分子 可接合质粒如 F 因子(F factor)
PPT文档演模板
基因工程研究生11
（二）转化作用
通过自动获取或人为地供给外源DNA， 使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型， 称为转化作用 (transformation)。
克隆(clone) 来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。
获取同一拷贝的过程称为克隆化(cloning)， 即无性繁殖。
PPT文档演模板
基因工程研究生11
技术水平：分子克隆(molecular clone) 即DNA 克隆 细胞克隆 个体克隆（动物或植物）
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基因工程研究生11
DNA克隆
PPT文档演模板
基因工程研究生11
（一）插入序列转座
插入序列(insertion sequences, IS)组成： 二个分离的反向重复(inverted repeats, IR)序列 特有的正向重复序列 一个转座酶（transposase)编码基因
IR Transposase Gene IR
发生形式： 保守性转座(conservative transposition) 复制性转座(duplicative transposition)
沙门氏菌H片段倒位决定鞭毛相转变
DNA
启动序列
启动序列
hin
H2
I
H1
Hin重组酶
H2鞭毛素 阻遏蛋白
hin
H2
I
转位片段
PPT文档演模板
H1
H1鞭毛素
基因工程研究生11
例（三）免疫球蛋白基因的重排
免疫球蛋白(Ig)，由两条轻链(L链)和两 条重链(H链)组成，分别由三个独立的基因族 编码，其中两个编码轻链(和)，一个编码 重链。
分子生物学6 PPT课件
第一个字母 该酶来源的细菌属名 大写英文字母 第二、第三个字母 该细菌的种名 小写英文字母 第四个字母 代表株名 罗马数字 同株、不同酶发现的先后次序 属 名 + 种 名 + 株 名 + 序号 （大.斜） (小.斜) (大/小.正) (正)
E（EcoR I）coRI-
Escherichia H- Haemophilus coli （Hin d Ⅲ）in- influenzae RY13 d- Rd 该株首次分离 Ⅲ- 该株第3次分离
Ⅰ型R.E 复合酶：核酸内切酶、甲基化酶（修饰）、ATPase 识别序列: 特异性识别15bp 切割特点 : 识别位点与切割位点不一致产生片段 较大、识别后,要移动100-1000bp切割。 Ⅲ型R.E M.W和亚基组成类似Ⅰ类R.E，作用方式同 I 型。 Ⅱ型R.E 分子内部切割、特异性强、切割序列可知且固定。
基因工程
（GENETIC ENGINEERING）
戴 五 星
同济医学院生物化学与分子生物学系
基因工程
（GENETIC ENGINEERING）
第一节 概 述
基因工程技术的定义
用人工方法，提取或制备某种细胞的某 种基因，在体外把它和一种载体连接构造杂
种DNA分子，然后导入受体细胞，让其复制
与表达，以改变受体细胞的某些性状或产生 人们所需的产物的工程技术。
分子克隆(molecular cloning)
分子克隆（molecular cloning）:指建立 单一的重组DNA的无性系的过程。即指在体外制
备DNA，切割拼接成重组DNA，通过载体导入受
体细胞，使重组DNA在受体细胞中扩增复制，形
成单一DNA分子大量拷贝的过程。意指由一个祖
E（EcoR I）coRI-
Escherichia H- Haemophilus coli （Hin d Ⅲ）in- influenzae RY13 d- Rd 该株首次分离 Ⅲ- 该株第3次分离
Ⅰ型R.E 复合酶：核酸内切酶、甲基化酶（修饰）、ATPase 识别序列: 特异性识别15bp 切割特点 : 识别位点与切割位点不一致产生片段 较大、识别后,要移动100-1000bp切割。 Ⅲ型R.E M.W和亚基组成类似Ⅰ类R.E，作用方式同 I 型。 Ⅱ型R.E 分子内部切割、特异性强、切割序列可知且固定。
基因工程
（GENETIC ENGINEERING）
戴 五 星
同济医学院生物化学与分子生物学系
基因工程
（GENETIC ENGINEERING）
第一节 概 述
基因工程技术的定义
用人工方法，提取或制备某种细胞的某 种基因，在体外把它和一种载体连接构造杂
种DNA分子，然后导入受体细胞，让其复制
与表达，以改变受体细胞的某些性状或产生 人们所需的产物的工程技术。
分子克隆(molecular cloning)
分子克隆（molecular cloning）:指建立 单一的重组DNA的无性系的过程。即指在体外制
备DNA，切割拼接成重组DNA，通过载体导入受
体细胞，使重组DNA在受体细胞中扩增复制，形
成单一DNA分子大量拷贝的过程。意指由一个祖
超好研究生分子生物学课件-第六章基因工程.ppt
落的筛选与鉴定
载体 目的基因
重组DNA分子 细菌 转化或转染
扩增 筛选阳性克隆
基因克隆的基本过程
一、目的基因的获取
(一) 直接从基因组DNA中分离 (二) 化学合成法 (三) 逆转录备
①必须具有自主复制能力，拷贝数高， 易与宿主细胞染色体DNA分离 ②分子量小，易进行操作，并能容纳较 大的外源DNA分子； ③与宿主细胞具有两个或多个易于筛选 的标记 ④有多个单一限制酶的酶切位点或多克 隆位点
pBR322质粒由三种天然质粒pSC101、 ColE1和pSF2124构建而成，全长 4363bp
pBR322图谱
2、pUC系列载体
pUC系列载体是在pBR322质粒 载体的基础上改建而成的 ，保留了 pBR322的一部分，插入了一个来 自M13噬菌体并带有一段MCS的 LacZ´基因，而发展为具有双重检测 特性的质粒载体。
pBS-T载体图谱
pGM-T载体图谱
pCF-T载体图谱
5、噬菌体载体
噬菌体（bacteriophage，phage） 是一类细菌病毒，可用于克隆和扩增 特定的DNA片段，是广泛使用的基 因克隆载体。
主要有λ噬菌体和M13噬菌体
M13噬菌体
6、酵母人工染色体载体（yeast artificial chromosome vector，YAC）
生物技术工程 （biotechnolo
gy engineering)
基因工程 蛋白质工程 酶工程 细胞工程
第一节 基因工程的基本原理
一、基因工程技术的诞生及意义 二、基因工程技术的基本原理
克隆（clone）指的是来自于同 一始祖的相同分子、细胞、细菌 或动物群体
重组DNA（recombinant DNA）, 用 酶学方法，在体外将各种不同来源的 DNA与载体DNA连接成能自主复制的 重组DNA分子，继而通过转化宿主细胞， 并筛选出含有目的基因的转化细胞，再 进行扩增获取大量相同的DNA分子，即 DNA克隆。又称分子克隆（molecular clone），基因克隆（gene cloning）
载体 目的基因
重组DNA分子 细菌 转化或转染
扩增 筛选阳性克隆
基因克隆的基本过程
一、目的基因的获取
(一) 直接从基因组DNA中分离 (二) 化学合成法 (三) 逆转录备
①必须具有自主复制能力，拷贝数高， 易与宿主细胞染色体DNA分离 ②分子量小，易进行操作，并能容纳较 大的外源DNA分子； ③与宿主细胞具有两个或多个易于筛选 的标记 ④有多个单一限制酶的酶切位点或多克 隆位点
pBR322质粒由三种天然质粒pSC101、 ColE1和pSF2124构建而成，全长 4363bp
pBR322图谱
2、pUC系列载体
pUC系列载体是在pBR322质粒 载体的基础上改建而成的 ，保留了 pBR322的一部分，插入了一个来 自M13噬菌体并带有一段MCS的 LacZ´基因，而发展为具有双重检测 特性的质粒载体。
pBS-T载体图谱
pGM-T载体图谱
pCF-T载体图谱
5、噬菌体载体
噬菌体（bacteriophage，phage） 是一类细菌病毒，可用于克隆和扩增 特定的DNA片段，是广泛使用的基 因克隆载体。
主要有λ噬菌体和M13噬菌体
M13噬菌体
6、酵母人工染色体载体（yeast artificial chromosome vector，YAC）
生物技术工程 （biotechnolo
gy engineering)
基因工程 蛋白质工程 酶工程 细胞工程
第一节 基因工程的基本原理
一、基因工程技术的诞生及意义 二、基因工程技术的基本原理
克隆（clone）指的是来自于同 一始祖的相同分子、细胞、细菌 或动物群体
重组DNA（recombinant DNA）, 用 酶学方法，在体外将各种不同来源的 DNA与载体DNA连接成能自主复制的 重组DNA分子，继而通过转化宿主细胞， 并筛选出含有目的基因的转化细胞，再 进行扩增获取大量相同的DNA分子，即 DNA克隆。又称分子克隆（molecular clone），基因克隆（gene cloning）
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Genetic Engineering
Scientific alteration of the structure of genetic material in a living organism. It involves the production and use of recombinant DNA and has been employed to synthesize insulin and other human proteins.
Bacteria are capable of modifying specific sequences within their genomes by methylation which prevents their own DNA from being recognized by the restriction enzymes encoded by their genomes. This process is termed modification and restriction (This system is called restriction-modification system). Infecting bacteriophage DNA is not modified and, hence, will be digested by the restriction endonucleases present in the bacterium
Recombinant DNA: is a form of artificial DNcombination or insertion of one or more DNA strands.
DNA cloning involves separating a specific gene or segment of DNA from its larger chromosome and attaching it to a small molecule of carrier DNA, then replicating this modified DNA thousands of times. The result is a selective amplification of that particular gene or DNA segment.
I Principles
1. DNA cloning
Clone: A population of identical cells or DNA molecules descended from a single progenitor.
DNA cloning: refers to the procedure of isolating a defined DNA sequence and obtaining multiple copies of it
Characteristics of restriction enzymes: 1. Cut DNA sequence specifically 2. Bacterial enzymes; hundreds are purified and available commercially 3. Restriction-modification system 4. Named (e.g., EcoR I) for bacterial genus, species, strain, and type 5. Recognize specific 4-8 bp sequences Sequences have symmetry (they are palindromes). After cutting the DNA, the cut ends are either blunt or staggered (overhangs) - cohesive ends facilitate cloning the DNA
To clone a piece of DNA, DNA is cut into fragments using restriction enzymes that recognize specific sequences of bases in DNA. The fragments are pasted into vectors that have been cut by the same restriction enzyme. Vectors (e.g., plasmids or viruses) are needed to transfer and maintain DNA in a host cell.
2. Tool enzymes
For gene cloning, they include: SCISSORS: restriction enzymes GLUE: DNA ligase
Restriction Endonucleases
Restriction endonuclease are enzymes that will recognize, bind to and hydrolyze specific nucleic acid sequences in double-stranded DNA
EcoR I
5' -G AATTC- 3' 3' -CTTAA G- 5'
Palindrome---A segment of double-stranded DNA in which the nucleotide sequence of one strand reads in reverse order to that of the complementary strand.
Scientific alteration of the structure of genetic material in a living organism. It involves the production and use of recombinant DNA and has been employed to synthesize insulin and other human proteins.
Bacteria are capable of modifying specific sequences within their genomes by methylation which prevents their own DNA from being recognized by the restriction enzymes encoded by their genomes. This process is termed modification and restriction (This system is called restriction-modification system). Infecting bacteriophage DNA is not modified and, hence, will be digested by the restriction endonucleases present in the bacterium
Recombinant DNA: is a form of artificial DNcombination or insertion of one or more DNA strands.
DNA cloning involves separating a specific gene or segment of DNA from its larger chromosome and attaching it to a small molecule of carrier DNA, then replicating this modified DNA thousands of times. The result is a selective amplification of that particular gene or DNA segment.
I Principles
1. DNA cloning
Clone: A population of identical cells or DNA molecules descended from a single progenitor.
DNA cloning: refers to the procedure of isolating a defined DNA sequence and obtaining multiple copies of it
Characteristics of restriction enzymes: 1. Cut DNA sequence specifically 2. Bacterial enzymes; hundreds are purified and available commercially 3. Restriction-modification system 4. Named (e.g., EcoR I) for bacterial genus, species, strain, and type 5. Recognize specific 4-8 bp sequences Sequences have symmetry (they are palindromes). After cutting the DNA, the cut ends are either blunt or staggered (overhangs) - cohesive ends facilitate cloning the DNA
To clone a piece of DNA, DNA is cut into fragments using restriction enzymes that recognize specific sequences of bases in DNA. The fragments are pasted into vectors that have been cut by the same restriction enzyme. Vectors (e.g., plasmids or viruses) are needed to transfer and maintain DNA in a host cell.
2. Tool enzymes
For gene cloning, they include: SCISSORS: restriction enzymes GLUE: DNA ligase
Restriction Endonucleases
Restriction endonuclease are enzymes that will recognize, bind to and hydrolyze specific nucleic acid sequences in double-stranded DNA
EcoR I
5' -G AATTC- 3' 3' -CTTAA G- 5'
Palindrome---A segment of double-stranded DNA in which the nucleotide sequence of one strand reads in reverse order to that of the complementary strand.