高中生物选修三.ppt

D.切割后产生的DNA片段 末端的形式
黏性末端 平末端
反向对称重复排列
二.DNA连接酶-------“分子缝合针”
分
E.coliDNA连接酶
类
T4DNA连接酶
差别: E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互 补的黏性末端之间连接起来; T4DNA连接酶既 可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又 可以“缝合”双链DNA片段的平末端,但连接平 末端之间的效率比较低.
四、基因治疗曙光初照
• 基因诊断： 也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平
分析检测一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记 的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA 探针 → 白血病
DNA连接酶与DNA聚合酶区别：
连接DNA链 连接部位
DNA连接酶
DNA聚合酶
双链
在两DNA片段之 间形成磷酸二酯 键
单链
将单个核苷酸 加到已存在的 DNA片段上,形 成磷酸二酯键
相同点
都能形成磷酸二酯键， 二者都由蛋白质构成
基因的载体——“分子运输车”
A.载体必须具备的条件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有一个多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的 抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 4、对受体细胞无害，且大小要合适
操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
目的
基因拼接或DNA重组技术
生物体外 基因
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 定向的改造生物的遗传性状
基因工程定向的改造生物的遗传性状,这种变 异来源是 基因重组
DNA重组技术的基本工具
★手术刀(基因的剪刀)------准确切割DNA
★缝合针(基因的针线)-----将DNA片段再连 接起来 ★运输工具(基因的运载体)------将体外重 组好的 DNA导入受体细胞
基因表达载体的组成：
a、目的基因
b、启动子
c、终止子
d、标记基因
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存 在，并且可以遗传给下一代，同时使目 的基因能够表达和发挥作用。
(三)将目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞：
动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理：
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
一.分子手术刀------限制性核酸内切酶(限制酶)
A.来源:主要从原核生物中分离纯化
B.作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,
并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键断开.
限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平 末端是如何形成的？
C.识别序列的组成:大多数由六个核苷酸组成
例如：用DNA探针可以检测饮用水中 病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏， 1吨水中有10个病毒也能检测出来。
1.农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物。
Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞的染色体上
2. 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上 农杆菌 转 导入植物细胞 整合到受体细胞的染色体上 化 目的基因的遗传合成
一、目的基因的获取（一）从基因中直接获取 1.基因：概念见P9
2.基因的分类:按外源DNA片段的来源分类
种 基因组DNA：含有一种生物的全部基因 类 部分基因文库：只包含了基因进入_受__体__细___胞_内，并且在 受 体细胞内维持___稳__和定____表_的达过程
(三)将目的基因导入受体细胞
方法
农杆菌转化法
导入植物细胞
基因枪法
花粉管通道法
导入动物细胞 ——显微注射法
导入微生物细胞 —— 感受态细胞吸收 DNA分子
(四)目的基因的检测与鉴定 ——检查是否成功
1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中 表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐 培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需 要的卵清蛋白。
2）用基因工程的方法从微生物中获得 人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。
基因工程与环境保护
• 基因工程在环保方面有什么应用？ 1）用于环境监测。 2）用于被污染环境的净化。
四、基因治疗曙光初照
1、基因治疗概念：
把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产 物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗 传病的最有效的手段。（把特定的外源基因导入有 基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）
2、基因治疗的类型
体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行 培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移 的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
逆转录酶 核酸酶H DNA聚合酶 与双链DNA (cDNA)
(二)利用PCR技术扩增目的基因
1、 概念：PCR全称为__多__聚__酶__链__式__反__应_，是一项 在生物_体__外_复制特__定__D_N_A_片__段__的核酸合成技术 通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因
为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需 的目的基因
4.获取目的基因的根据： 见课本P9（一）基因的构建（1）基因组的构建
提取某生物 用适当 许 多 与载体连接 该生物基 全部DNA 限）用于改善畜产品的品质 （三）用转基因的动物生产药物
就基因药物而言，最理想的表达场所是乳腺
（四）用转基因动物作器官移植的供体
三、基因工程药品异军突起
工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到 高效率表达的菌类细胞株系。
基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴 因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、 疫苗、激素等
（三）通过DNA合成仪用化学方法人工合成
当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得 或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。
1.蛋白质 推 的氨基酸 测
顺序
mRAN 核苷酸
序列
推 基因DNA 合
测
的核苷酸 成 序列
目的 基因
2.反转录法：
以目的基因转录成的信使RNA为模板， 反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作 用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。
因为整个过程是在体外进行，所以又叫做体外DNA 扩增技术。
2、原理：DNA复制的基本原理
3、前提：一段已知目的基因的核苷酸序列， 以便根据这一序列合成引物
4、条件： 模板DNA( 需含有目的基因 ) 四种脱氧核苷酸 热稳定DNA聚合酶(Taq酶）
温度控制
一对引物：一对寡核苷酸序列：与目的 基因的起始段互补
• 什么叫基因工程？
基因工程：是指按照人们的愿望，进行严
格的设计并通过体外DNA重组和转基因技，术赋
予生物以新的 遗传，特从性而创造出更符合人们
需要的新的
生物类.型由和于生基物因产工品程是在
DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又
叫
。 DNA重组技术
对基因工程(DNA重组技术)概念的理解？
基因工程别名
1.常用菌：大肠杆菌
2.微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
3.转化方法： 氯化钙/钙离子 处理细胞→ 感受态 细胞
→表达载体与感受态细胞混合→ __感__受_态____细 胞吸收DNA分子。
植物基因工程技术主要用于哪些方面?
1.提高农作物的抗逆能力（如抗除草 剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等） 2.改良农作物的品质 3.利用植物生产药物等方面.
B.载体的作用： 1、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行 大量复制。
C.常用的载体有：质粒，λ噬菌体的衍生物， 动植物病毒等
基因工程的基本操作程序
❖目的基因的获取 ❖基因表达载体的构建 ❖将目的基因导入受体细胞 ❖目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
(一)、目的基因主要是_编__码__蛋__白__质__的__基__因_______ （二）、获取目的基因的常用方法有哪些?
变性 复性
1、变性(90---95 度)：目的基因IMN DNA受热变性， 氢键断裂成为 单链；
2.复性（55---60 度）：引物与 两条单链通过 碱基互补配对 原则结合，形 成局部双链
延伸
3.延伸（70--75度）：在DNA 聚合酶（Taq酶） 作用下，从5′ 端→3′端进行 延伸，形成双 链DNA。
1. 抗虫基因
Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
2.我国抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从 何而来?
我国转基因抗虫棉是转入Bt毒蛋白基因培育 出来的，这种基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出 来。
二、动物基因工程前景广阔
（一）用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方 法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组 织）
3、基因治疗的发展现状：处于初期的临床 试验阶段
4、用于基因治疗的基因种类：正常基因、 反义基因和自杀基因
基因工程与食品业
• 基因工程为食品工业中提供了什么前景？ 基因工程为人类开辟新的食物来源。
检测—
（分子水 平检测）
①检测转基因生物染色体的 DNA
上方是法否—插—入D了N目A的-D基N因A分子 ②检测目的基杂因交是否转录出了 m方RN法A—— DNA-RNA分子杂交
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法—— 抗原-抗体杂交
（个体生物学水平检测）
鉴定— 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
将目的基因导入微生物细胞
(二)基因表达载体的构建
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___。
—— 核心
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___D_N__A__连__接_，形成了一个重组 DNA分子（重酶组质粒）