高中生物选修三-专题一-基因工程ppt课件.ppt

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1、基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。专题一基因工程一、DNA重组技术的基本工具（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1.分布：2.特点：特异性，即能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且切割每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使之断开。主要从原核生物中分离纯化出来GAATTCCTTAAGGCTTAAGAATTCCCCGGGGG

2、GCCCCCCGGGGGGCCC︰︰︰︰︰中轴线︰︰︰︰↓↑EcoRⅠ（在G与A之间切割）SmaⅠ（在G与C之间切割）粘性末端平末端切割DNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）↓↑3.结果：在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线处切割，产生平末端。GCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG（二）DNA连接酶——“分子缝合针”GCTTAAAATTCG（二）DNA连接酶——“分子缝合针”（二）DNA连接酶——“分子缝合针”2.连接酶的部位：磷酸二酯键，不是氢键GCTTAAAATTCG磷酸二酯键磷酸二酯键1

3、.连接酶的作用：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3.连接酶的类型（按来源分类）(1)E.coliDNA连接酶：(来源于大肠杆菌)只能连接双链DNA片段互补的粘性末端(2)T4DNA连接酶：（来源于T4噬菌体）既可以连接双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端（三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”1.作用：2.条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切位点,便于目的基因插入；具有标记基因，便于筛选；必需是安全的，对宿主细胞无害。将外源基因送入受体细胞3.种类：质粒、

4、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒质粒细菌拟核DNA之外能自主复制的小型双链环状DNA分子；DNA分子上具有多个限制酶切割位点；能在宿主细胞中进行自我复制；DNA分子上具有特殊的标记基因；对宿主细胞无影响。二、基因工程的基本操作程序获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因检测与鉴定第一步第二步第三步第四步（一）目的基因的获取1.从基因文库中获取目的基因（1）基因组文库将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群体称为这种生物的基因组

5、文库。（2）部分基因文库受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称为这种生物的部分基因文库，如cDNA文库。（3）基因文库的构建基因组文库的构建提取某生物全部DNA用适当限制酶切割许多DNA片段与载体连接导入受体菌群该生物基因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）cDNA文库的构建——mRNA反转录形成mRNA逆转录酶杂交双链核酸酶H单链DNADNA聚合酶双链DNA与载体连接导入受体菌群该生物cDNA文库2.利用PCR技术扩增目的基因(1)原理PCR是聚合酶链式反应（polymerasechainreaction）,它是利用DNA

6、双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈指数方式增加。因为整个过程是在体外进行，所以又叫做体外DNA扩增技术。2.过程高温变性(DNA解旋)（90~95℃）低温退火(引物结合)（55~60℃）中温延伸(互补链合成)（70~75℃）双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个过程不需要解旋酶。多次重复3.特点：指数形式扩增推测推测合成3.通过DNA合成仪直接合成目的基因DNA合成仪蛋白质的氨基酸顺序mRAN核苷酸序列基因DNA的核苷酸序列目的基因当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此

7、种方法。（二）基因表达载体的构建用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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子，即基因表达载体。质粒目的基因限制酶DNA连接酶重组DNA（二）基因表达载体的构建1.构建目的使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。2.构建零件及其作用（1）目的基因（2）启动子RNA聚合酶识别和结合的一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，RNA聚合酶与之结合才能驱动基因转录出mRNA，进而获得需要的蛋白质。（二

8、）基因表达载体的构建（3）终止子一段特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，作用是使转录在所需要的地方停止。（4）标记基因鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。（二）