基因工程的工具.pptx
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要对天然质粒进行人工改造
基因操作的基本步骤
从供体细胞的常D用NA的中受直体接细分胞离有基因
提取目的三基种因目的基因大提肠取杆方菌、法（枯的如草“优杆鸟缺菌枪点、法”）
目的鸟基枪因法与运载操广或优体人作泛改结工简 使点造目合合便 用的的成土动工 的基基基壤植作 有因因因农物量 时。是杆细大 并如人反 化菌胞， 非转 学苏们缺盲 一、等录 合云所目个酵 。法 成点金需，基母法芽要分因菌孢转离和出杆移来 将目反的转基录因法导入专菌 （受一的抗体性抗病细强虫毒胞操 定基、作 ，因抗过 要，细程 求还菌麻 的有）烦 技植基，术物因条mR的 、N件A抗 种很较不高病 子稳 目的基因的检测贮和藏表蛋达白的基因，以及人的胰岛
复制。
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
常用的载体有：
质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等
质粒
质粒是基因工 程最常用的运载体， 它广泛地存在于细 菌中，是细菌染色 体外能够自主复制 的很小的环状DNA 分子，大小只有普 通细菌拟核DNA的 百分之一。
由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间 内就能获得大量的目的基因。
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
基因工程的成果与发展前景
基因工程与医药卫生 生产基因工程药品 用于基因诊断与基因治疗
基因工程与农牧业、食品工业 培育高产、稳产和具有优良品质的动植物新品种 培育具有各种抗逆性的动植物新品种 为人类开辟新的食物来源
检测合化：成学通法过检测素专标最一基记强性因基、因仅 简的干限单有扰于基无素来因合基判成因断核等目苷的。酸基对因较是少否的导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
基因操作的基本步骤
目的基因导入受体细胞的方法
1、将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的 通透性。
2、使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 3、目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运
输车”
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
分布：主要在原核生物中 作用特点：特异性，即识别
编码区上游 非编码区
编码区
非编码区 编码区下游
原核 细胞 的 基因 结构
来自百度文库
启动子
终止子
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质
①不能转录为信使RNA，不能 非编码区 编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列，在该序列中， 最重要的是位于编码区上 游的RNA聚合酶结合位点。
真核细胞的基因结构
基因工程与环境保护 用于环境监测 用于被污染环境的净化
基因工程与医药卫生
1、基因工程药品的生产
微生物生长迅 速，容易控制，适 于大规模工业化生 产。如利用大肠杆 菌生产胰岛素、干 扰素、白细胞介 素—2等。既增加 产量，又降低成本。
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的、 __不__连_的续
都由能够编码蛋白质的_编__码__区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
基因工程产品
转鱼抗寒基 因的番茄
抗虫害的玉米
转基因 鲑鱼
基因工程与农牧业、食品工业
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链 DNA的缺口，而不能连接单链DNA。
E·coli连接酶只能连接黏性末端； T4连接酶既 可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。
DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
基因的载体——“分子运输车”
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
末端——黏性 末端、平末端 是如何形成的？
黏性末端和平末端
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 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。
限制酶在原核生物中的作用
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是， 生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御 机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细 菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利 用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。 所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
非编码区
编码区上游
启动子 与RNA聚合酶 结合位点
编码区
外显子 内含子
非编码区
编码区下游
终止子
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内 含子
真核 细胞 的 基因 结构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的RNA 聚合酶结合位点。
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的 设计，通过体外DNA重组和转基因等技术， 赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人 们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果
基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
特定核苷酸序列，切 割特定切点 切点：磷酸二酯键 举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开
重播
DNA被限制酶切断后有两个反向互补的 “黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA 具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
内切酶切割 DNA厚形成的
含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具 备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化 酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶 不能将其切开。
DNA连接酶——“分子缝合针”
连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的， 称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中 分离得到，称为T4连接酶。
基因操作的基本步骤
从供体细胞的常D用NA的中受直体接细分胞离有基因
提取目的三基种因目的基因大提肠取杆方菌、法（枯的如草“优杆鸟缺菌枪点、法”）
目的鸟基枪因法与运载操广或优体人作泛改结工简 使点造目合合便 用的的成土动工 的基基基壤植作 有因因因农物量 时。是杆细大 并如人反 化菌胞， 非转 学苏们缺盲 一、等录 合云所目个酵 。法 成点金需，基母法芽要分因菌孢转离和出杆移来 将目反的转基录因法导入专菌 （受一的抗体性抗病细强虫毒胞操 定基、作 ，因抗过 要，细程 求还菌麻 的有）烦 技植基，术物因条mR的 、N件A抗 种很较不高病 子稳 目的基因的检测贮和藏表蛋达白的基因，以及人的胰岛
复制。
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
常用的载体有：
质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等
质粒
质粒是基因工 程最常用的运载体， 它广泛地存在于细 菌中，是细菌染色 体外能够自主复制 的很小的环状DNA 分子，大小只有普 通细菌拟核DNA的 百分之一。
由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间 内就能获得大量的目的基因。
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
基因工程的成果与发展前景
基因工程与医药卫生 生产基因工程药品 用于基因诊断与基因治疗
基因工程与农牧业、食品工业 培育高产、稳产和具有优良品质的动植物新品种 培育具有各种抗逆性的动植物新品种 为人类开辟新的食物来源
检测合化：成学通法过检测素专标最一基记强性因基、因仅 简的干限单有扰于基无素来因合基判成因断核等目苷的。酸基对因较是少否的导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
基因操作的基本步骤
目的基因导入受体细胞的方法
1、将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的 通透性。
2、使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 3、目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运
输车”
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
分布：主要在原核生物中 作用特点：特异性，即识别
编码区上游 非编码区
编码区
非编码区 编码区下游
原核 细胞 的 基因 结构
来自百度文库
启动子
终止子
编码区 ：能转录相应的信使RNA，能
编码蛋白质
①不能转录为信使RNA，不能 非编码区 编码蛋白质。
②有调控遗传信息表达的核 苷酸序列，在该序列中， 最重要的是位于编码区上 游的RNA聚合酶结合位点。
真核细胞的基因结构
基因工程与环境保护 用于环境监测 用于被污染环境的净化
基因工程与医药卫生
1、基因工程药品的生产
微生物生长迅 速，容易控制，适 于大规模工业化生 产。如利用大肠杆 菌生产胰岛素、干 扰素、白细胞介 素—2等。既增加 产量，又降低成本。
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的、 __不__连_的续
都由能够编码蛋白质的_编__码__区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
基因工程产品
转鱼抗寒基 因的番茄
抗虫害的玉米
转基因 鲑鱼
基因工程与农牧业、食品工业
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链 DNA的缺口，而不能连接单链DNA。
E·coli连接酶只能连接黏性末端； T4连接酶既 可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。
DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
基因的载体——“分子运输车”
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
末端——黏性 末端、平末端 是如何形成的？
黏性末端和平末端
限制酶所识别的序列有什么特点
限制酶所识别的序列，无论是6个碱 基还是4个碱基，都可以找到一条中 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。
限制酶在原核生物中的作用
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是， 生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御 机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细 菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利 用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。 所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
非编码区
编码区上游
启动子 与RNA聚合酶 结合位点
编码区
外显子 内含子
非编码区
编码区下游
终止子
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内 含子
真核 细胞 的 基因 结构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的RNA 聚合酶结合位点。
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的 设计，通过体外DNA重组和转基因等技术， 赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人 们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果
基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
特定核苷酸序列，切 割特定切点 切点：磷酸二酯键 举例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并 在G和A之间切开
重播
DNA被限制酶切断后有两个反向互补的 “黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA 具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
内切酶切割 DNA厚形成的
含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具 备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化 酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶 不能将其切开。
DNA连接酶——“分子缝合针”
连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的， 称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中 分离得到，称为T4连接酶。