基因工程及其应用公开课优秀课件

三、基因操作的基本步骤
⑵人工合成基因法
①反转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶 的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。 ②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算 出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因 DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直 接合成相应的基因。
DNA合成仪
三、基因操作的基本步骤
将供体细胞中的DNA用限制酶切 割为许多片段，再用运载体将这些片 段都运载到不同的受体细胞中去，让 这些DNA片段在受体细胞中扩增。从 中找出含有目的基因细胞，并将含有 目的基因的DNA片段分离出来。
该法最大的缺点是带有很大的盲 目性，工作量大。一般不适用于真核 细胞的基因。
用限制 酶切断成 许多片段
原理 操作环境 操作水平
结果
基因重组 生物体外
DNA分子水平
定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
二、基因操作的工具
1、 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶
专一性： 识别特定核苷酸序列， 在特定的切点切DNA，具特异性。 并裂解磷酸二酯键，产生两个黏
性末端。
二、基因操作的工具 例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
EcoRⅠ
黏性末端
二、基因操作的工具
思考:
被同一种限制酶切断的几个DNA 是否具有相同的黏性末端？
二、基因操作的工具
2、基因的“针线” ——DNA连接酶
作用： 将互补配对的两个黏性末端连接起来，使 之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位：生成磷酸二酯键 DNA连接酶的作用部位：
二、基因操作的工具
转鱼抗寒基因的番茄
不会引起过敏的转基因大豆
四、基因工程的应用
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性 好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊 用途的动、植物。
生长快、耐不良环境、 肉质好的转基因鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
四、基因工程的应用
超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
标记基 因，便 于进行 检测。
质粒：存在于许多细 菌和酵母菌等生物中, 是细胞核（拟核）外 能够自主复制的很小 的环状DNA分子.
二、基因操作的工具
作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，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。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
G AA TT C
C TT AA G
二、基因操作的工具
3、基因的运输工具——运载体
常用的运载体： 质粒、噬菌体和 动植物病毒等
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三、基因操作的基本步骤
三、基因操作的基本步骤
1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达
三、基因操作的基本步骤
目的基因的提取方法 直接分离基因：鸟枪法
人工合成基因：反转录法
根据已知的氨基酸序列合成DNA
三、基因操作的基本步骤
⑴直接分离基因——鸟枪法
目的基因与运载体结合
用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个 切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端 与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下 连接形成重组DNA分子。
目的基因与运载体结合的结 果有三种可能： a、目的基因与目的基因结 合， b、质粒与质粒结合， c、目的基因与质粒结合。
质粒可作为有何特点？
1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状 DNA分子；
2、质粒的存在对宿主细胞无影响； 3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
三、基因操作的基本步骤
从细胞中分离出DNA
提取目的基因
限制酶 DNA连接酶
从大肠杆菌中提 取质粒
目的基因与运载体结合
目的基因导入受体细胞
目的基因的表达与检测
所以需要筛选。
作用：将外源基因送入受体细胞
三、基因操作的基本步骤
目的基因导入受体细胞 常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和 动植物细胞等。
导入方式：
主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
三、基因操作的基本步骤
导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌
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， 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。
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能产生人胰岛素的大肠杆菌
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能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
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基因工程
一、基因工程(gene engineering)
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说， 就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取 出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞 里，定向地改造生物的遗传性状。
特殊动物
四、基因工程的应用
2、基因工程在医学上的应用
⑴ 基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中 提取的。受材料来源限制产量有 限，其价格往往十分昂贵。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物 合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的 药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
三、基因操作的基本步骤 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
转基因抗虫棉花
转入苏云金杆菌的一个抗虫基因， 是中国目前最主要的转基因作物
四、基因工程的应用
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
三、基因操作的基本步骤
目的基因的检测和表达
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。 大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真 正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 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。