基因工程基本内容课件

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1、基因工程基本内容,1,1.1 DNA重组技术的基本工具,基因工程基本内容,2,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指按照人们的意愿,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，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。,（一）基因工程的概念,基因工程基本内容,3,（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,实质：,（定向）基因重组,检测与鉴定,基因工程基本内容,4,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,（一）基因工程的

2、概念,普通棉花(无抗虫特性),苏云金杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程基本内容,5,（一）基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,从苏云金杆菌细胞内提取出来抗虫基因,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA拼接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,基因工程基本内容,6,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,（二）基因操作的工具,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,“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”运载

3、体,基因工程基本内容,7,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？ 现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？ 怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？,基因工程基本内容,8,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DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,基因工程基本内容,9,限制性

4、核酸内切酶(称限制酶)能够识别双链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,基因工程基本内容,10,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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。,基因工程基本内容,11,什么叫平末端？,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。,基因工程基本内容,12,DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的 DNA片段末端通常有哪两种形式？,（二）基因操作的工具,有黏性末端和平末端两种,那么，

5、在中轴线两侧的双链DNA上的碱基有什么特点呢？,不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称,基因工程基本内容,13,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,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？,会产生相同的黏性末端。,基因工程基本内容,14,阅读思考,限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？,基因工程基本内容,15,（二）基因操作的工具,“分子缝合针”DNA连接酶,两者都

6、是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。 但Ecoli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端不能“缝合”平末端；而T4 DNA连接酶既能“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。,根据来源不同可分为哪两类？在性质上两者又有什么异同呢？,Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。,基因工程基本内容,16,“分子缝合针”DNA连接酶,（二）基因操作的工具,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,基因工程基本内容,17,基因工程基本内容,18,基因工程基本内容,19,基因进入受体细胞的载体,要让

7、一个从甲生物细胞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载体。,基因工程基本内容,20,基因进入受体细胞的载体,假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？如果不能分离会怎样？,基因工程基本内容,21,作为载体的必要条件,能自我复制 有切割位点 能与目的基因结合 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 有遗传标记基因 对受体细胞无害、容易分离 比较容易得到,基因工程基本内容,22,“分子运输车”载体,（二）基因操作的工具,

8、常用的载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,原理：病毒，细菌等的侵染性。,基因工程基本内容,23,（二）基因操作的工具,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 质粒是基因工程最常用的载体。 有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？,基因工程基本内容,24,3、基因的运输工具运载体,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,基因工程基本内容,25,基因操作的工具,一.“分子手术刀:限制性核酸内切酶

9、,来源:主要来自原核生物,作用:将外来的DNA切断,结果:产生黏性末端或 平末端,二.“分子缝合针”: DNA连接酶,分类:Ecoli DNA连接和T4 DNA连接酶,作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,三.“分子运输车”:基因进入受体细胞的载体,种类:质粒、动植物病毒等,条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、 安全的、大小应适合,基因工程基本内容,26,1）以下说法正确的是 （ ） A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,巩固练习,基因工

10、程基本内容,27,2）下列不是基因载体具备的条件的是 A、能自我 复制 （ ） B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,巩固练习,基因工程基本内容,28,3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶,A,巩固练习,基因工程基本内容,29,5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ） A、人工合成目的基因 B、目的基因与载体结合 C、将目的基因导入受体细胞

11、D、目的基因的检测和表达,C,巩固练习,基因工程基本内容,30,6。下列关于质粒的叙述，正确的是 A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子 C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制 D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的,基因工程基本内容,31,7科学家将含人的-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（） A DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B DNA以其一条链为模板合成RNA C 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 D RNA以自身为模板自

12、我复制,基因工程基本内容,32,8在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指( ) A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶 B.噬菌体、质粒、DNA连接酶 C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒,基因工程基本内容,33,9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入进行检测 C.增加质粒分子的分子量 D.便于与外源基因连接,基因工程基本内容,34,10有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B.重组质粒的形

13、成在细胞内完成 C.质粒都可作运载体 D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,基因工程基本内容,35,11生物细胞中含有细胞质基因的结构是 ( ) A. 细胞核和染色体 B染色体和核糖体 C线粒体和质粒 D线粒体和叶绿体,基因工程基本内容,36,12目前常被使用的基因载体有（ ） A质粒 B噬菌体 C染色体 D动、植物病毒,基因工程基本内容,37,13。1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。(1)此图表示的是采取_方法 获取_基因的过程。(2)图中DNA是以_为模板，_形成单链DNA，在酶的作用下合成双

14、链DNA，从而获得了所需要的_。(3)图中代表的是_酶，在它的作用下将质粒切出_末端。(4)图中代表重组DNA，含_基因。 (5)图中表示的过程是_。,基因工程基本内容,38,2、下列说法正确的是：（ ） A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、重组技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶、运载体 D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因 进行大量复制的过程可称为“克隆”,审题,基因工程基本内容,39,3、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的 是（ ） A、 B、 C、 D、,T C G A G C T T A A,A G G T T C C A,A G C T

15、 T C A G,A A T T C G,4、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（ ） A、DNA连接酶 B、DNA酶 C、RNA酶 D、运载体,记住了,基因工程基本内容,40,，在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ） 同种限制酶 B. 两种限制酶 同种连接酶 D. 两种连接酶 基因工程常用的受体细胞有（ ） (1)大肠杆菌 （2）枯草杆菌 （3）支原体 （4）动植物细胞 A. （3）（4） B. （1）（2）（4） C. （2）（3）（4） D. （1）（2）（3）,基因工程基本内容,41,不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制 （ ） B、有多个限制酶切点 C

16、、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,练习,基因工程基本内容,42,3) 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ） A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达,C,练习,基因工程基本内容,43,1.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。,2.迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，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