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基因工程

专题 1. 基因工程. 　据 WTO 调查： 2004 年全世界因狂犬病致死人数约 5.5 万人 　中国卫生部通报： 2004 年 ７ 月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。 发病死亡率近 100%. 能产生狂犬病抗体蛋白的转基因. 烟草. 转录. 翻译. DNA( 基因 ) mRNA 蛋白质 ( 性状 ). 据 WTO 调查： 2005 年全世界约有糖尿病患者 1.8 亿人，我国约 6000 万。. 治疗糖尿病特效药 ——. 胰岛素. 每 100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取 4~5g 。.

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基因工程

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Presentation Transcript

  1. 专题1 基因工程

  2. 　据WTO调查：2004年全世界因狂犬病致死人数约5.5万人　据WTO调查：2004年全世界因狂犬病致死人数约5.5万人 　中国卫生部通报：2004年７月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。发病死亡率近100% 能产生狂犬病抗体蛋白的转基因 烟草

  3. 转录 翻译 DNA(基因)mRNA 蛋白质(性状) 据WTO调查：2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000万。 治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。 1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。 思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状 在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？ 通用 密码子在生物界是　　　的！

  4. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 达尔文提出生物进化论

  5. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律

  6. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 摩尔根证明基因在染色体上，并提出基因的连锁互换定律。

  7. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 后期基础理论 艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。

  8. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 后期基础理论 沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。

  9. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 后期基础理论 梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制

  10. 转录 翻译 复制 DNA RNA 蛋白质 逆转录 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 后期基础理论 克里克等提出中心法则

  11. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 后期基础理论 1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。

  12. 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 1)基因转移载体的发现 2)工具酶的发现 3)DNA合成和测序技术的发明 4) DNA体外重组的实现 5)重组DNA表达实验的成功 6)第一例转基因动物问世 7)PCR技术的发明

  13. 一 基因工程的原理 DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 剪切 → 导入 → 表达 → 拼接 DNA重组技术和转基因技术 人类需要的新生物类型和产品

  14. 苏云金芽孢杆菌 毒蛋白 普通棉花　　抗虫棉 问题探讨： 　　　苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。 　　　让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。 想一想需要做哪些关键工作？

  15. 二、DNA重组技术的基本工具 • 基因工程培育抗虫棉的简要过程： 苏云金芽孢杆菌 普通棉花(无抗虫特性) 提取 通过运载体导入 抗虫基因 转基因棉花含抗虫基因 转基因棉花产生伴胞晶体 转基因棉花有抗虫特性 • 在以上过程中关键步骤或难点是什么？

  16. 二、DNA重组技术的基本工具 • 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二： 抗虫基因与棉花DNA“缝合” 关键步骤三： 抗虫基因进入棉花细胞

  17. 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二： 抗虫基因与棉花DNA“缝合” 关键步骤三： 抗虫基因进入棉花细胞 二、DNA重组技术的基本工具 • 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ “分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶 “分子缝合针”—— DNA连接酶 “分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体

  18. 思考 • 在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？ • 细菌为什么不会因外源DNA的入侵而灭绝？

  19. （一）限制性核酸内切酶----“分子手术刀” (1)来源： (2)特点： • :具有专一性, • 表现在: • 一识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列, • 二切割特定核苷酸序列中的特定位点 (3)作用实质 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（切割DNA分子）

  20. 磷酸二酯键 5 5 T 1 1 4 4 2 3 3 2 A

  21. G A AT TC C C C G G G CT TA AG GG GC CC （4）作用结果： • 黏性末端和平末端 EcoRⅠ SmaⅠ

  22. EcoR Ⅰ 黏性末端 黏性末端　　　　

  23. EcoRⅠ 黏性末端 黏性末端　　　　

  24. Sma Ⅰ 平末端　　　平末端

  25. 想一想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（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。

  26. 限制酶存在于原核细胞中的作用是什么？为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？限制酶存在于原核细胞中的作用是什么？为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？

  27. 实例 1： Ｂ • 1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ） • A.限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中少 • B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 • C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端 • D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键

  28. 思考? • 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。

  29. （二）“分子缝合针”——DNA连接酶 ①作用: 把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来. ②作用原理： 催化磷酸二酯键形成

  30. （二）“分子缝合针”——DNA连接酶 ③类型： 功能 来源 相同点 差别 E·coliDNA连接酶 大肠杆菌 只能连接黏性末端 恢复 磷酸 二酯键 能连接黏性末端和平末端(效率较低) T4DNA连接酶 T4噬菌体

  31. E·coli DNA连接酶　　　　　　　　或T4DNA连接酶 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来， 即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

  32. T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低 T4DNA连接酶

  33. 寻根问底 • DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么? 1)只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键 1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 形成磷酸二酯键

  34. (三)“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体(三)“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体 ⒈载体需要的条件： 　　⑴有1~多个限制酶切点 　　⑵对受体细胞无害 　　⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达 　　⑷有某些标记基因，便于筛选 (5)结构简单，大小适中。 ⒉常用运载体： 　 ⑴细菌的质粒 　 ⑵噬菌体或某些动植物病毒 ⑴作为分子运输车——载体，如果没有切割位点将会怎样？ ⑵霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？ ⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？ ⑷目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？

  35. 运载体：常用质粒 质粒特点： 1、细菌染色体外双链环状DNA分子 2、能自我复制并在受体细胞中稳定存在 3、有一个或多个限制酶切点 4、有特殊的遗传标记基因 注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。

  36. 三 模拟操作：重组DNA分子的模拟操作 • 注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。 • 首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对； • 第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别序列，并存在G-A的切割位点。

  37. 连接磷酸二酯键 主要存在于原核生物中 具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键 结构简单,大小适中 能在宿主细胞中自 我复制并稳定存在 具一个多个限制酶切位点 具标记基因 DNA连 接酶 限制 酶 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 具备的 条件 种类 运载 工 具 基因工程 的工具 质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒 小结

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