基因工程简介_PPT幻灯片

提取目的基因的新技术
1）DNA合成仪： 基因比较小，核苷
酸序列又已知，可通 过DNA合成仪直接 合成
2）PCR技术
使目的基因的片段在短时间内成百万 倍地扩增。
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 二、基因操作的工具 三、基因操作的基本步骤
1、提取目的基因 2、目的基因与运载体重组
目的基因与运载体重组
推测
结构基因的核苷酸序列
化学合成
目的基因
上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？
优点
缺点
鸟枪法
操作简便 广泛使用
工作量大，盲目，分 离出来的有时并非一 个基因
反转录法
操作过程麻烦，mRNA 专一性强 很不稳定，要求的技
术条件较高
根据已知氨基酸 合成DNA法
专一性最强
仅限于合成核苷酸对 较少的简单基因
1、提取目的基因 （1）从供体细胞的DNA中直接分离基因
（2）人工合成基因 获取真核细胞的目的基因一般用
人工合成基因的方法
直接分离基因最常用的方法——鸟枪法
鸟枪法（散弹射击法）：
用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多 片段，将这些片段分别载入运载体，然后通 过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体 细胞提供的外源DNA的所有片段分别在各个 受体细胞中大量复制（即扩增），从中找出 含有目的基因的细胞，再利用一定发方法将 目的基因的DNA片段分离出来。
目的基因与运载体重组这一步骤的结果 可能有哪几种情况？
1、目的基因与目的基因结合； 2、质粒与质粒结合； 3、目的基因与质粒结合。
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 二、基因操作的工具 三、基因操作的基本步骤
1、提取目的基因 2、目的基因与运载体重组
3、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入受体细胞
人工合成基因
1）反转录法：
以目的基因转录成 的信使RNA为模板，反
目的基因的mRNA
反转录
转录成互补的单链DNA， 单链DNA(cDNA)
然后在酶的作用下合成
合成
双链DNA，从而获得所
需的基因。
双链DNA
(即目的基因)
人工合成基因
2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
蛋白质的氨基酸序列
推测
mRNA的核苷酸序列
1、如何将抗虫基因从苏云金芽孢杆菌的 DNA上切割下来？
2、如何将抗虫基因送入棉花细胞中？
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念
原理：基因重组
研究水平：分子水平
二、基因操作的工具 1、基因的剪刀——限制性内切酶
各种限制酶能识别和切割不同的序列， 即具有专一性
基因工程的基本内容
一、Fra Baidu bibliotek因工程的概念
例：大肠杆菌的质粒
大肠杆菌的质粒， 其中含有抗药基因， 如四环素的标记基因。 质粒的存在与否对宿 主细胞生存没有决定 性作用，但复制只能 在宿主细胞内成。
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 原理：基因重组 研究水平：分子水平
二、基因操作的工具 1、基因的剪刀——限制性内切酶 具有专一性
2、基因的针线——DNA连接酶 3、基因的运输工具——运载体
目的基因的检测和表达
细菌的检测，将每个受体细 胞单独培养形成菌落，检测菌落 中是否有目的基因的表达产物。 淘汰无表达产物的菌落，保留有 表达产物的进一步培养、研究。
1）用一定的限制酶切割质粒，使其出 现一个切口，露出黏性末端。
2）用同一种限制酶切断目的基因，使 其产生相同的黏性末端。
3）将切下的目的基因片段插入质粒的 切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了 一个重组DNA分子（重组质粒）
目的基因与运载体的结合过程，实际 上是不同来源的基因重组的过程。
思 考？
基因工程的基本内容
一、基因工程（基因拼接技术或DNA重组技术）
1、概念 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， 然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因 在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产 物的方法。它能定向改造生物的遗传性状。
2、原理：基因重组
运载体必须具备的特点 ⑴能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
⑵具有多个限制酶切点。
⑶具有某些标记基因。
常用的运载体主要有
1）质粒 2）噬菌体和动植物病毒
思考？
1、只有原核生物才具有质粒吗？ 2、质粒都是环状DNA分子，对不？
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 二、基因操作的工具 三、基因操作的基本步骤
具有专一性
2、基因的针线——DNA连接酶 使前一个脱氧核苷酸链的脱氧核糖和下一个脱氧
核苷酸链的磷酸连接起来
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 原理：基因重组 研究水平：分子水平
二、基因操作的工具 1、基因的剪刀——限制性内切酶 具有专一性
2、基因的针线——DNA连接酶 3、基因的运输工具——运载体
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念 二、基因操作的工具 三、基因操作的基本步骤
1、提取目的基因 2、目的基因与运载体重组
3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测和表达
目的基因的检测与表达
检测： 通过检测标记基因的有无来判断目的 基因是否导入。
表达： 通过特定性状的产生与否来确定目的基因 是否表达。
原理：基因重组 研究水平：分子水平
二、基因操作的工具
1、基因的剪刀——限制性内切酶
具有专一性
2、基因的针线——DNA连接酶
思考：
DNA连接酶催化的是DNA结构中的哪根 化学键？
基因工程的基本内容
一、基因工程的概念
原理：基因重组 研究水平：分子水平
二、基因操作的工具
1、基因的剪刀——限制性内切酶
导入的原理： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 导入过程：以受体细胞是细菌为例
受体细胞：细菌 CaCl2
细胞壁的通透性增大
重组质粒进入受体细胞
将目的基因导 入受体细胞
将受体细胞 进行扩增
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
（三）目的基因导入受体细胞
方法： • 物理：基因枪、显微注射、电激等 • 化学：氯化钙等（增大细菌细胞壁的通透性） • 生物：病毒感染、质粒转化等
3、研究水平：分子水平
苏云金芽孢杆菌能产生一种蛋白质，使棉 花害虫----棉铃虫致死。
将苏云金芽孢杆菌抗虫基因移植到棉花的 细胞中，使棉花具有抗虫害的作用。
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花 具有抗虫害的作用。假如你作为一名研究者来 完成这一项工作，那么你会遇到哪些困难或需 要解决哪些问题呢？