高中生物选修专题一基因工程.ppt
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1、基因工程专题复习,近五年,基因工程只要考点: 1、基因工程的工具;限制酶,DNA连接酶,运载体单独考察比较少。 2、基因工程的操作步骤中,目的基因的获取年年考。重点考察“从基因文库与CDNA文库的构建过程及区别”另外,“基因表达载体的构建”也是考察的重点。经常与限制酶、DNA连接酶一起考察,涉及启动子、终止子、标记基因等。 3、导入受体细胞的考察较简单,2010与2013年主要集中在导入动物和植物细 胞中。 4、目的基因的检测与鉴定是重点考察内容,每年都有涉及,分子水平和个体水平都考察,重点理解分子杂交;蛋白质工程考察较少。,什么叫基因工程?,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是
2、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。,(一)基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切, 拼接, 导入, 表达,(二)DNA重组技术的基本工具,分子手术刀限制性内切酶,分子缝合针DNA连接酶,分子运输车运载体,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列,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。,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断,由于这种切割作用是在DN
3、A分子内部进行的,故名限制性内切酶。,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,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,这样的切口叫黏性末端。,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。,限制性内切酶,特点:特异性,即识别特定核苷酸序列,在特定的切点切割。 举例:大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别GAATTC序列,并在G和A之间切开形成黏性末端,Sma能识别CCCGGG序列,并在C和G之间切割形成平末端 。,拓展,(EcoR)能识别GAA
4、TTC序列,并在G和A之间切开形成黏性末端,在切开后的序列正着读和反着读碱基序列都一样称之为回文序列,回文对: 乾 隆 客上天然居,居然天上客; 纪晓岚 人过大佛寺,寺佛大过人。,二、“分子缝合针”DNA连接酶,1、 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,是把梯子两边扶手的断口连接起来,这样一个重组的DNA分子才能形成。,DNA连接酶分子缝合针:,E.coliDNA连接酶:只能连黏性末端。 T4DNA连接酶:还能连平末端,但效率较低。 来源:前者源于大肠杆菌;后者源于T4噬菌体。,大肠杆菌,T4噬菌体,不同来源DNA片断结合,双链断开,EcoRI切割,1.作用:,要让一个从甲生物细胞
5、内取出来的基因在乙生物体内进行表达,首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。,将外源基因送入受体细胞。,3、分子运输车运载体,2、载体的种类,1、质粒:是一种裸露、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,具有自我复制能力的双链环状DNA分子; 2、噬菌体的衍生物; 3、动植物病毒等。,作为运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.具有一个或多个限制酶切割点,便于供外源 DNA片段插入。 3.具有特殊的标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。,3.质粒特点:,三、基因工程的基本操作程序,二、基因表达载体的构建,三、将目的基因导入受体细胞,四、目
6、的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取,一、目的基因的获取,1. 基因的结构,2.目的基因的概念,3.目的基因的获取的方法,1.基因的结构,(1)原核生物基因结构,编码区,非编码区,非编码区,编码区上游,编码区下游,编码蛋白质,调控遗传信息的表达,(调控程序),AATGTGCACGTAGTTAGTTACACGTGCATCAATC,启动子,终止子,编码区,非编码区,非编码区,(能编码蛋白质),启动子,终止子,真核与原核生物基因结构的比较,外显子,内含子,编码蛋白质,(不能编码蛋白质),相同点:都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区。,不同点:原核细胞基因的编码区是连续的;真核细胞的
7、编码区是间隔的,不连续的。,(2)真核生物基因结构,2.目的基因的概念,主要是指编码蛋白质基因,也可以是一些具有调控作用的因子。,目前被广泛提取使用的目的基因有:苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因(抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等。,3.目的基因的获取的方法,(3)用化学方法直接人工合成目的基因,(1)从基因库中获取目的基因,(2)应用PCR技术扩增目的基因,(1)从基因库中获取目的基因,基因文库和部分基因文库的慨念,基因组文库和cDNA文库的主要区别,怎样从基因文库中找到我们所需要的目的基因,基因文库和部分基因文库的慨念:,将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受
8、体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。,基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做基因组文库。,基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库。如:cDNA文库。,基因组文库的建立方法,提取某种生物的全部DNA,用适当的限制酶酶切,一定大小的DNA片段,将DNA片段与运载体连接,导入受体菌中储存(基因组文库),目的基因,分离,部分基因文库的建立方法,mRNA,反转录酶,单链DNA,合成,双链DNA(cDNA),载体,插入,导入,受体菌群( cDNA文库),分离,目的基因,cDNA合成过程,第一步:反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的 DNA单链,
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