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1、,专题一：,基因工程的应用：,2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿,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45g。,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：基因的表达与基因的什么过程有关？,密码子在生物界是 的！,通用,基因工程的产物：,基因工程的概念：,基因工程，又叫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 地改造生物的遗传特性。,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切, 拼接, 导入,
2、 表达,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,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,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。,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,艾弗里证明DNA是主要遗传物质，DNA可 从一种生物个体转移到另一种生物个体。,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,沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。,科技探索之路：,基础理论和技术发
3、展催生了基因工程,早期基础理论,梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制,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,克里克等提出中心法则,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,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。,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,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
4、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。,普通棉花 抗虫棉,想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),提取,抗虫基因,通过运载体导入,转基因棉花含抗虫基因,转基因棉花有抗虫特性,苏云金芽孢杆菌,转基因棉花产生伴胞晶体,思考：在以上过程中关键步骤或难点是什么？,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,“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”载体,一、限制性
5、核酸内切酶“分子手术刀”,3,作用结果：识产生黏性末端或平末端。 思考：限制酶在于原核生物中的作用？,1. 种类与命名,现在已经从约300种微生物中分离出了约4000 种限制性内切酶(限制酶)。,粘质沙雷氏杆菌 （Serratia marcesens）,Sma,大肠杆菌 （Escherichia coli R）,EcoR,练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:,Hind、Hind和Hind,命名方法,1. 作用特点断开磷酸二酯键,磷酸二酯键,H2O +,1. 作用特点断开磷酸二酯键,限制性内切酶与DNA解旋酶的区
6、别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将DNA两条链的氢键打开形成两条单链,限制性内切酶与DNA水解酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的DNA.,切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。,1. 作用特点断开磷酸二酯键,限制酶的识别序列回文序列,回文序列： 在切割部位，一条链 正向读的碱基顺序与 另一条链反向读的顺 序完全一致。,1. 作用特点断开磷酸二酯键,EcoR,黏性末端,黏性末端,1. 作用特点断开磷酸二酯键,Sma,平末端 平末端,二、“分子缝合针” DNA连接酶,3,作用原理：催化磷酸二酯键形成,1.Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶,恢复被限制酶切开的两个核
7、苷酸之间的磷酸二酯键,2.T4DNA连接酶,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,3.连接酶类型总结,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复 磷酸 二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),相同点,差别,4.比较：DNA连接酶与DNA聚合酶,1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二酯键,1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板,三
8、、“分子运输车” 载体,常用的载体：质粒,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，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,课堂练习：,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（ ） A. 同种限制酶 B. 两种限制酶 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶,A,课堂练习：,2.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、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,课堂练习：,3.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、运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,谢谢观赏,WPS Office,Make Presentation much more fun,WPS官方微博 kingsoftwps,
