生物：6.2《基因工程及其应用》上课PPT课件
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.
1
设想
能否能否让热 带鱼也能发光?
能发光的水母 . 不能发光的热带斑马鱼2
美国公司研制出可当宠物出售的
转基因荧. 光鱼
3
具有人生长激素的转基因 超级鼠、超级鼠
.
4
能产生人胰岛. 素的大肠杆菌 5
在猴子的未受精卵中加入 附加基因，并利用它成功培育 出健康活泼的小猴“安迪”。
通过对“安迪”的研究我 们可以简单地引进如老年性痴 呆病的基因、帕金森病基因等， 加快针对这类疾病疫苗的开发 研究。
.
15
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
普通大肠杆菌
人体组织细胞
(不能分泌胰岛素)
提取
与运载体DNA拼接
胰岛素基因
大肠杆菌(含胰岛素基因)
导入
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关
键步骤有哪些？
.
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
16
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
2.TWO
3.THREE
GAA T TC CTT AAG
CCC GGG
GGG CCC
.
22
2、限制酶切割DNA分子有几种切割方式？ 能形成几种末端？ 错位切---粘性末端
.平 切---平口末端 23
什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的一段单链叫黏性末端。
20世纪中叶，基础理论取得了重大突破 • 1.DNA是遗传物质的证明（1944年） • 2.DNA双螺旋结构（1953年） • 3.中心法则的确立（1958年） • 4.遗传密码的破译（1966年）
.
11
技术发明使基因工程的实施成为可能 • 1.基因转移载体的发现 • 2.工具酶的发现 • 3.DNA合成和测序技术的发明 • 4.DNA体外重组的实现 • 5.重组DNA表达实验的成功 • 6.第一例转基因动物问世 • 7.PCR技术的发明
在生物体外对DNA分子进
行人工剪切、拼接，对基因进
行改造和重新组合，再导入生
物体内使导入的基因得以表达。
.
6
蓝玫瑰，是一种转基 因的玫瑰品种，被植 入三色紫罗兰所含的 一种能刺激蓝色素产 生的基因，花瓣因而 自然呈现蓝色。属于 蔷薇亚科。
.
7
转基因抗棉铃虫棉花
.
8
.
9
第一章基因工程
.
10
基础理论和技术的发展催生了基因工程
游离片段
.
24
什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时， 切开的DNA两条单链的切口，是平整的， 这样的切口叫平末端。
.
25
3、要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几 个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因 有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
4、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制 酶来切割，会怎样呢？
即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸 如序:列Ec，oR并I，且大能肠在杆特菌定的一切种点限上制切酶割，DN能A识分 别子。GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
.
21
阅读教材 P11，思考以下问题：
1、限制酶所识别的DNA双链上的碱基 有什么特点呢？
能被特异性识别的切割部位都具有回文序列。 这些序列都有中心轴线，中轴线两侧的双链 DNA上的碱基是反向对称，重复排列的。
.
12
一、基因工程(gene engineering)
• 又称DNA重组技术 • 该技术是在生物体外，通过对DNA分子
进行人工“剪切”和“拼接”，对生物 的基因进行改造和重新组合，然后导入 受体细胞，并使重组基因在受体细胞内 表达，产生人类需要的基因产物。
.
13
基因工程的理解
基因工程别名
DNA重组技术
会产生Байду номын сангаас同的黏性末端。
5、是不是把两者的黏性末端黏合起来，这 样就真的合成重组的DNA分子了?
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
.
26
练习
以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：
①GC… ②AATTC…
③ …GC ④ …CTTAA
CG…
G…
…CG
…G
(1)其中①和 ③ 是由一种限制酶切割形成的 平口 末端。
操作环境
生物体外
操作对象 操作水平
基因 DNA 分子水平
基本过程 结果 原理
剪切 → 拼接 → 导入 →表达
人类需要的生物类型和生物产品 （定向）基 因 重 组
.
14
胰 岛 素 分 子 结 构
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长 期能以否来让只细能菌依产靠生从出猪人、的牛胰等岛动素物、的生胰腺 中长提激取素，等10珍0K贵g的胰药腺物只？能提取4-5g的胰 岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
(2) ② 和 ④ 是由另一种限制酶切割形成的 黏性 末端，
两者要重组成一个DNA 分子，所用的工是 DNA连接酶 。
.
27
EcoRI
…GAATTCCGTAGAATTCGGATT… …CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA …
EcoRI
含目的基因的DNA片段
…CTTCATGAATTCCCTAA… …GAAGTACTTAAGGGATT…
重组DNA分子片段
另外的DNA片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA…
GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT…
.
28
2、分子针线—DNA连接酶 作用部位：磷酸二酯键
将两个DNA片段的缺口连接起来，恢复被限制酶 切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
.
18
功能：
识别序列：识别DNA分子某种特定的 核苷酸序列
识别切点：催化每条链特定部位的两个核 苷酸之间的磷酸二酯键断开。
实质：
限制酶切割过程实质上是使每条链中特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
.
19
5，
5
41
C
32
A
磷酸二酯键
A
C
G
3，
.
3，
G T T
G C
5，
20
特点：特异性（专一性）
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
胰岛素基 因与运载 体DNA连 接
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体
限制性核酸内切酶 DNA连接酶
运载体
.
17
二、 基因工程的工具
1、基因的剪刀—限制性核酸内切酶
来源：原核生物
限 这制类酶酶主存要在是 于存 原在 核于 生物微中生有物什体么内作的用一呢类？ 酶，能将外来的DNA切断，由于这种切 割 限切自制作割身性用降DN核是解A酸在外不内D源受N切D外AN酶分源A，子， D简N内使A称部之的限进失干制行效扰酶的，，。，以从故保而名证 保证其遗传物质不被改变。
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设想
能否能否让热 带鱼也能发光?
能发光的水母 . 不能发光的热带斑马鱼2
美国公司研制出可当宠物出售的
转基因荧. 光鱼
3
具有人生长激素的转基因 超级鼠、超级鼠
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4
能产生人胰岛. 素的大肠杆菌 5
在猴子的未受精卵中加入 附加基因，并利用它成功培育 出健康活泼的小猴“安迪”。
通过对“安迪”的研究我 们可以简单地引进如老年性痴 呆病的基因、帕金森病基因等， 加快针对这类疾病疫苗的开发 研究。
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• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
普通大肠杆菌
人体组织细胞
(不能分泌胰岛素)
提取
与运载体DNA拼接
胰岛素基因
大肠杆菌(含胰岛素基因)
导入
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关
键步骤有哪些？
.
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
16
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
2.TWO
3.THREE
GAA T TC CTT AAG
CCC GGG
GGG CCC
.
22
2、限制酶切割DNA分子有几种切割方式？ 能形成几种末端？ 错位切---粘性末端
.平 切---平口末端 23
什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的一段单链叫黏性末端。
20世纪中叶，基础理论取得了重大突破 • 1.DNA是遗传物质的证明（1944年） • 2.DNA双螺旋结构（1953年） • 3.中心法则的确立（1958年） • 4.遗传密码的破译（1966年）
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技术发明使基因工程的实施成为可能 • 1.基因转移载体的发现 • 2.工具酶的发现 • 3.DNA合成和测序技术的发明 • 4.DNA体外重组的实现 • 5.重组DNA表达实验的成功 • 6.第一例转基因动物问世 • 7.PCR技术的发明
在生物体外对DNA分子进
行人工剪切、拼接，对基因进
行改造和重新组合，再导入生
物体内使导入的基因得以表达。
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蓝玫瑰，是一种转基 因的玫瑰品种，被植 入三色紫罗兰所含的 一种能刺激蓝色素产 生的基因，花瓣因而 自然呈现蓝色。属于 蔷薇亚科。
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7
转基因抗棉铃虫棉花
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8
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9
第一章基因工程
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10
基础理论和技术的发展催生了基因工程
游离片段
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24
什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时， 切开的DNA两条单链的切口，是平整的， 这样的切口叫平末端。
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25
3、要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几 个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因 有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
4、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制 酶来切割，会怎样呢？
即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸 如序:列Ec，oR并I，且大能肠在杆特菌定的一切种点限上制切酶割，DN能A识分 别子。GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
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21
阅读教材 P11，思考以下问题：
1、限制酶所识别的DNA双链上的碱基 有什么特点呢？
能被特异性识别的切割部位都具有回文序列。 这些序列都有中心轴线，中轴线两侧的双链 DNA上的碱基是反向对称，重复排列的。
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12
一、基因工程(gene engineering)
• 又称DNA重组技术 • 该技术是在生物体外，通过对DNA分子
进行人工“剪切”和“拼接”，对生物 的基因进行改造和重新组合，然后导入 受体细胞，并使重组基因在受体细胞内 表达，产生人类需要的基因产物。
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13
基因工程的理解
基因工程别名
DNA重组技术
会产生Байду номын сангаас同的黏性末端。
5、是不是把两者的黏性末端黏合起来，这 样就真的合成重组的DNA分子了?
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
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练习
以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：
①GC… ②AATTC…
③ …GC ④ …CTTAA
CG…
G…
…CG
…G
(1)其中①和 ③ 是由一种限制酶切割形成的 平口 末端。
操作环境
生物体外
操作对象 操作水平
基因 DNA 分子水平
基本过程 结果 原理
剪切 → 拼接 → 导入 →表达
人类需要的生物类型和生物产品 （定向）基 因 重 组
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胰 岛 素 分 子 结 构
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长 期能以否来让只细能菌依产靠生从出猪人、的牛胰等岛动素物、的生胰腺 中长提激取素，等10珍0K贵g的胰药腺物只？能提取4-5g的胰 岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
(2) ② 和 ④ 是由另一种限制酶切割形成的 黏性 末端，
两者要重组成一个DNA 分子，所用的工是 DNA连接酶 。
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EcoRI
…GAATTCCGTAGAATTCGGATT… …CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA …
EcoRI
含目的基因的DNA片段
…CTTCATGAATTCCCTAA… …GAAGTACTTAAGGGATT…
重组DNA分子片段
另外的DNA片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA…
GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT…
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28
2、分子针线—DNA连接酶 作用部位：磷酸二酯键
将两个DNA片段的缺口连接起来，恢复被限制酶 切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
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18
功能：
识别序列：识别DNA分子某种特定的 核苷酸序列
识别切点：催化每条链特定部位的两个核 苷酸之间的磷酸二酯键断开。
实质：
限制酶切割过程实质上是使每条链中特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
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19
5，
5
41
C
32
A
磷酸二酯键
A
C
G
3，
.
3，
G T T
G C
5，
20
特点：特异性（专一性）
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
胰岛素基 因与运载 体DNA连 接
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体
限制性核酸内切酶 DNA连接酶
运载体
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二、 基因工程的工具
1、基因的剪刀—限制性核酸内切酶
来源：原核生物
限 这制类酶酶主存要在是 于存 原在 核于 生物微中生有物什体么内作的用一呢类？ 酶，能将外来的DNA切断，由于这种切 割 限切自制作割身性用降DN核是解A酸在外不内D源受N切D外AN酶分源A，子， D简N内使A称部之的限进失干制行效扰酶的，，。，以从故保而名证 保证其遗传物质不被改变。