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《基因操作工具》PPT课件

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基因工程的基本工具和基本操作程序 PPT课件 人教课标版

基因工程的基本工具和基本操作程序 PPT课件 人教课标版

1.基因工程图解:抗虫棉的培育过程
二、基因工程的基本操作程序 1．目的基因的获取 (1)目的基因：指编码蛋白质的 结构基DNA片段，导入 受体菌 的群体中储存，各个受体细胞器;②特点:小 型环状。 (2)功能：将目的基因导入受体细胞。 (3)应具备条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制； ②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源 基因连接；
③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。
提醒
①一般来说,天然载体往往不能满足人类的
可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割
(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列, 切割特定位点。
(5)切割方式
错位切：产生两个相同的黏性末端 平切：形成平末端
(6)切割部位：磷酸二酯键
提醒
①切割的化学键为磷酸二酯键。
②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶, 目的是产生相同的黏性末端。 ③将一个基因从 DNA 分子上切割下来 ,产生两个切口 , 同时形成 四个粘性末端 , 切割载体产生一个切口，形成两个粘性末端。 ④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末 端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的
(2)将目的基因导入动物细胞 显微 注射技术。 ①方法： ②操作程序：将含有目的基因的表达载体提纯→ 取卵→获得 受精卵→显微注射→早期胚胎培养→ 胚胎移植→发育成为具有新性状的动物。 (3)将目的基因导入微生物细胞 ①微生物作为受体细胞特点：个体微小，代谢旺 繁殖速度快 ，获得目的基因产物多。 盛， 2＋ 用 Ca ②转化： 处理细胞―→感受态细胞―→重 组表达载体ＤＮＡ分子与感受态细胞混合―→促进感受 态细胞吸收DNA分子。 提醒 唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。

基因操作工具酶PPT课件

基因操作工具酶PPT课件

α- 32P-dATP
EcoR I 酶切末端
同位素标记的EcoR I 酶切末端
Back
3.3 Taq DNA聚合酶
显著特点：热稳定性。70℃反应2h残留活性90 %； 93℃ 反应 2 h残留活性60% ；94℃ 反应 2 h残 留活性40%。
应用：（1）对DNA的特定片段进行体外扩增； （2） DNA序列测定。
Back
2 DNA连接酶
2.1 定义及功能 2.2 种类及作用机理 2.3 使用时的注意事项
Home
2.1 定义及功能
DNA连接酶（DNA ligase）： 可使一段DNA 3`-OH末端和5`-P 末端
形成3`,5`-磷酸二酯键，把两DNA片段 连在一起封闭双链上形成的切口的酶。
OH P
5`
• 若该微生物有不同的变种和品系，再加上该变种和品系的第一个 字母（大写）
• 若从同一微生物发现多种限制性内切酶，则依照发现和分离的先 后顺序用罗马字母表示。
例如：EcoRⅠ 从大肠杆菌R株分离的第一种限制酶命名为 EcoRⅠ， 其中E 代表属名（Escherichia)，co 代表种名（coli)， R 代表株系（RY13），Ⅰ 代表该菌株中首次分离到。
应用：缺口平移法制备DNA分子杂交探针
缺口
DNase I DNA聚合酶 I
DNA聚合酶 I dNTP*
缺口
缺口平移法制备DNA分子探针 Back
3.2 Klenow聚合酶
活性： 5`→3`聚合活性，3`→5` 外切酶活性，无5`→3`
外切酶活性。 用途： （1）填补或标记DNA的3`隐蔽末端； （2）催化合成cDNA第二链； （3）DNA序列测定
5-7 bp非对称序 列

基因工程的工具ppt课件

基因工程的工具ppt课件
基因工程
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 是在生物体外，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 类所需要的新的生物类型和生物产品。
基础理论 和技术的发展 催生了基因工程
DNA重组技术的基本工具
③分类：E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
二者在性质 上的区别
基因的针线——DNA连接酶
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(形成磷酸二酯键)， 这样一个重组的DNA分子就形成了。
（3）运载体
为什么 要具备 这些条件
①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件： 能在宿主细胞内复制，并稳定地保存有多 个限制酶切点，与外源基因连接。 具有某些标记基因，便于进行筛选 对受体细胞无害 ③举例：质粒（常用）、噬菌体和动植物 病毒
到哪里去寻找这种酶
基因的针线（分子缝合针） ——DNA连接酶
基因的运输工具（分子运输车） ——运载体
（1）限制酶
与我们学过的 DNA酶相同吗？
①分布：主要在原核生物中。
作用是什么
②作用特点:专一性，识别特定核苷酸序列，
切割特定切点。
切断的是什么键
识别序列的特点
③结果：产生黏性未端和平末端
两者的区别答案：（1）从基因中获取 化学合成（人工合成）（2）限 制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状（双链环状、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸
练习
6）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

基因工程的操作工具课件

基因工程的操作工具课件

种类
DNA连接酶有多种，常见 的有E· coliDNA连接酶和 T4 DNA连接酶。
聚合酶链式反应
定义
01
聚合酶链式反应（PCR）是一种在生物体外复制特定DNA的核
酸合成技术。
作用
02
PCR技术可以在短时间内大量扩增目的基因，是基因工程中的
重要技术之一。
过程
03
PCR技术包括高温变性、低温复性、适温延伸三个过程，通过
这三个过程的循环，可以在短时间内大量扩增目的基因。
基因克隆技术
定义
基因克隆技术是指将目的基因插入载体分子，然后导入无 该基因的受体细胞中，使其得到表达的一种技术。
作用
基因克隆技术是基因工程中的核心技术之一，通过该技术 可以将目的基因在受体细胞中得到表达，从而实现基因的 功能验证和基因产物的生产和应用。
基因工程安全性问题
基因突变
基因工程操作可能导致基 因突变，进而引发遗传性 疾病和癌症风险。
生态风险
基因工程改造的生物可能 对生态环境造成破坏，影 响生态平衡。
基因污染
基因工程改造的生物可能 污染自然种群，导致基因 污染。
基因工程伦理问题
人权问题
基因工程涉及人类基因的编辑和 改造，可能侵犯人类尊严和权利
化学合成
对于已知氨基酸序列的蛋白质，可以通过化学方法合成相应的基因序列。
载体构建
质粒载体的构建
选择合适的质粒载体，进行酶切、连 接、转化等步骤，构建成能够自我复 制的重组质粒。
病毒载体的构建
利用病毒基因组进行改造，使其成为 能够携带目的基因的重组病毒载体。
目的基因与载体的连接
限制性内切酶
利用限制性内切酶对目的基因和载体 进行酶切，产生具有黏性末端的 DNA片段。

1.1基因工程(工具)上课课件

1.1基因工程(工具)上课课件

4、结果：
形成两种末端
粘性末端
平末端
粘性末端： 当限制酶在识别序列的中性 轴线两侧将ＤＮＡ的两条链分别切开时，产 生的末端。
EcoRΙ
中轴线
什么叫黏性末端？ 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别
GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
• 什么叫黏性末端？
限制 酶
EcoRΙ
• 黏性末端特点：
2和7能连接形成…ACGT… …TGCA…；
4和8能连接形成…GAATTC… …CTTAAG…；
3和6能连接形成…GCGC… …CGCG…；
1和5能连接形成…CTGCAG…
…GACGTC…。
粘性末端相连接时： １、看游离碱基是否配对。 ２、看两条链上的切点是否相同。 （碱基组成相同但次序相反）
二、 “分子缝合针” ——DNA连接酶
１、作用： 把2个DNA片段末端之间的缝隙“缝合” 起来。
２、来源 大肠杆菌中分离到的Ｅ．ＣｏｌｉＤＮＡ连接酶。
从Ｔ４噬菌体中分离的：Ｔ４噬菌体链接酶
GAA T T C C T T AA G
P
G
P
A
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连接酶是否一 样呢？
根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的 原因吗？
原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉， 使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身 的DNA，这是原核生物在长期进化过程中形成的一 套防御机制。
寻根问底：
DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
基因工程的操作步骤 提取目的基因 目的基因与运载体结合 目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测

人教-选修3-专题1-基因工程的工具和操作程序幻灯片PPT

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b、PCR（聚合酶链式反应）技术扩增
前提：有一段已知 目的基因的 核苷酸序列
高温 变性
低温 退火
中温 延伸
PCR（聚合酶链式反应）技术扩增
1、概括PCR反应的过程：变性、退火、延伸、 多次重复
2、PCR反应的原理：DNA双链复制
3、PCR反应的条件：模板，引物，酶，原料（四种 脱氧核苷酸），ATP,温控设备
人教-选修3-专题1-基因工程的 工具和操作程序幻灯片PPT
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基因工程概念
基因工程就是按照人类的愿望，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DNA重组技术。
是含有一种生物所有的基 因（理解：相当国家图书 馆）部分基因(cDNA )是---只含有一种
生物部分基因 （理解：某市 图书馆 ）
mRNA反转录形成cDNA的过程大致步骤
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，形成RNA-DNA杂交分子。 第二步，酶使RNA-DNA杂交分子中的RNA链 降解，使之变成单链的DNA。 第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶 的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双 链DNA分子。
“
——
分 子 手 术 刀 ” 限 制 性 核 酸 内 切 酶
有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。
分 子 运 输 车 ”
切割位点
载 体
能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
——
“
基因工程的基本操作程序

基因操作的主要方法和工具ppt实用资料


1.3 基因组进化的分子基础
1. 突变 系指基因组中小段区域内核苷酸序列的改变。大多数突变是点突变，即核苷 酸序列中某一碱基取代了另一碱基，其他的突变则涉及一个或几个核苷酸的 插入或缺失。 2. 重组 系指染色体或DNA分子之间的交换与重组,涉及染色体区段或DNA序列之间的 新的连锁关系。 3. 转座 转座是基因组进化的一种重要方式，出现在几乎所有生物类型中。其结果是 一段DNA或其拷贝从基因组的一个位置转移到另一位置,并在插入位点两侧产 生一对很短的正向重复序列。
▪电泳
28s 18s
5s
（4） 核酸的凝胶电泳
➢当前核酸研究中最常用的方法，常用于检测核酸 的分子量、纯度、结构变化、序列分析等
➢种类： ▪琼脂糖凝胶电泳（水平电泳） ▪聚丙烯酰胺凝胶电泳（垂直电泳， 分辨率可达1bp
常用于测序）
涌动率决定因素：分子大小en－coiled L：line SC：supercoiled
▪ 不同的结构域加倍或重组,产生具有创新功能的基因.真核生物 约19％的基因产生于外显子洗牌。
▪ ③可移动元件的转座和逆转座。 ▪ ④外源基因水平转移。
原核生物中DNA的水平转移是一种十分普遍的现象，可通 过接合转移、噬菌体转染、外源DNA的摄取等不同途径发生。
大多数有关动物种间基因转移主要集中在逆转录病毒及其转 座成分。 ▪ ⑤基因裂变(fission)和融合(fusion)，由一个基因分裂成两个
基因操作的主要方法和工 具
1. 分子生物学基本知识
1.1基因组（genome）：
生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的 总和,是指生物细胞中所有的DNA，包括所有 的基因和基因间区域。
人的核基因组：30亿bp（最新资料说28.5亿） 2∼2.5万个蛋白编码基因

选修三基因工程的基本操作工具ppt


棉花细胞(含毒蛋白基因) 棉花植株(有抗虫特性)
1、基因工程培育抗虫棉的关键步骤是什么？ 2、解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来
关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制酶
关键步骤二： 抗虫基因与运载体DNA连接
关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶
质粒是基因 工程常用的载体， 是独立于染色体 之外、能自主复 制的小型环状DNA 分子，对宿主细 胞没有影响，主 要存在于细菌和 酵母菌体内。其 中最常用的是大 肠杆菌质粒。
在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都 人工改造 的 天然质粒 基础上进行过___________ 是在 __________
练习答案
2和7能连接形成…ACGT… …TGCA…； 4和8能连接形成…GAATTC… …CTTAAG…； 3和6能连接形成…GCGC… …CGCG…； 1和5能连接形成…CTGCAG… …GACGTC…。
DNA 重组技术的基本工具
限制酶 “分子手术刀” ── “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
2、作用部位：
磷酸二酯键
二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：
E· coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶的作用过程
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思考
1、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？
分类
E.coli DNA连接酶
转入了鱼抗冻 基因的番茄
转入了海蜇绿色荧光蛋白 基因的荧光鼠
胰岛素的大规模生产

基因工程工具PPT课件


基因的剪刀——限制性核酸内切酶
❖ 是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能识别双链 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。
EcoRI
—GAATTC— —CTTAAG—
BamHI
—GGATCC— —CCTAGG—
限制性核酸内切酶EcoRI
v 什么叫黏性末端？
⑵请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割后所形 成的黏性末端。
练习
已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素 的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标 记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得 出相应的实验结论。
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 添加一定 浓度的四 环素
实验组2： 添加一定 浓度的氨 苄青霉素
实验组3： 添加一定 浓度的四 环素和氨 苄青霉素
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 实验组2：添 实验组3：添加 添加一定浓 加一定浓度的 一定浓度的四环 度的四环素 氨苄青霉素 素和氨苄青霉素
对照 实验 实验 实验 组 组1 组2 组3
结论
预期 一
＋
＋
＋
＋
既含有抗四环素基因也含有 抗氨苄青霉素基因
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
表达
棉花植株(有抗虫特性)
基因工程基础：
（1）物质基础：DNA的规则双螺旋结构； （2）理论基础：不同生物共用一套密码子； （3）技术基础：运载体和工具酶的发现。
v 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 1、基因的剪刀——限制性核酸内切酶 2、基因的针线——DNA连接酶 3、基因的运载工具——运载体
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二、“分子缝合针” —— DNA连接酶 ①作用:
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车”？
（一）基因工程示例
• 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)
剪切
拼接
抗虫基因
重组 导入
DNA
棉花细胞(含抗虫基因)
表达
棉花植株(有抗虫特性)
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
（二）基因工程的过程
• 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
能杀死棉铃虫的基因来自一种叫做“苏云金芽 孢杆菌”的细菌。这种细菌产生的蛋白质叫做晶体 蛋白，蛋白本身没有毒性，但由于棉铃虫的胃呈碱 性，一旦棉铃虫吃了它，就会在胃中分成两个蛋白， 其中一个与胃肠膜特定结合在一起形成穿孔，把棉 铃虫毒死。而人和动物的胃则呈酸性，吃后分解成 氨基酸，变成了营养物质。
基因工程的产物
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• 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。
（二）基因操作的工具
• 问：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？可产生几个黏性末端？
答：要切两个切口，产生四个黏性末端。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
形成磷酸二酯键
2)以一条DNA链为模板，2)将DNA双链上的两 区别2 将单个核苷酸通过磷酸 个缺口同时连接起来，
二酯键连接成一条互补 不需要模板 的DNA链
相同点
形成磷酸二酯键
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
• 问：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？ 答：会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
（二）基因操作的工具
• “分子缝合针”——DNA连接酶
（二）“分子缝合针”——DNA连接 酶③类型：根据酶的来源分为两类：
类型
来源
相同点
基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
结果
人类需要的基因产物
二、基因工程的基本工具
请同学们看书，思考以下问题：
1、基因工程中三种基本工具的作用分 别是什么？
2、工具酶的作用部位分别在哪？ 3、具备什么条件才能充当“分子运输
定向基因改造设想
设想 能否让禾本科的植物也能够固定空 一 气中的氮？ 设想 能否让细菌“吐出”蚕丝？
二
设想 能否让微生物产生出人的胰岛素、 三 干扰素等珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
我国是世界上最大的棉花生产国和消费国， 棉花种植面积约占世界的15％ 。据统计，1992 年至1996年，因防治棉铃虫等虫害造成农药中毒 的有24万余人。其中仅1992年棉农中毒人数就高 达7万多人，直接经济损失达100多亿元。于是我 国的棉农一气之下改种了抗虫棉。
1.作用：将外源基因送入受体细胞。 2.种类：质粒、λ噬菌体衍生物和动植物
病毒
3.质粒的特点
（二）基因操作的工具
• 作为运载体必须具备哪些条件？
1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2.具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3.具有某些标记基因，便于进行筛选。
如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应 的基因等。
一、基因工程的概念
基因工程又叫基因拼接技术或DNA 重组技术。该技术是在生物体外，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。
原理：基因重组 优点：
⑴ 定向改造生物性状 ⑵ 克服远缘杂交不亲和的障碍 ⑶ 育种周期短
“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶（简称限制酶）
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
SmaⅠ
平末端
平末端
在对称中心的中心轴线处切开
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
在对称中心的中心轴线两侧切开
（二）基因操作的工具
• 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。
限制性内切酶
1.特点：专一性，即识别特定核苷酸序列， 在特定的切点切割。
2.来源：主要来自原核生物。 3.结果：产生黏性末端（碱基互补配对）、 平末端。 4.举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ) 能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形 成黏性末端，SmaⅠ能识别CCCGGG序列， 并在C和G之间切割形成平末端 。
（二）基因操作的工具
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质 粒是大肠杆 菌的质粒， 其中常含有 抗药基因， 如四环素的 标记基因。 复制只能在 宿主细胞内 成。
质粒的特点
1. 细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主 复制的小型环状DNA分子；
功能 差别
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端
磷酸
T4DNA连接酶
T4噬菌体 二酯键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
寻根问底
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
DNA聚合酶
DNA连接酶
区别1
1)只能将单个核苷酸连 1)在两个DNA片段之 接到已有的核酸片段上，间形成磷酸二酯键
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
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
（二）基因操作的工具
• 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如 棉花细胞)？
基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。
载体
要让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。
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？ 关键步骤一的工具：分子手术刀—限制性内切酶 关键步骤二的工具： 分子缝合针—DNA连接酶 关键步骤三的工具： 分子运输车—运载体
（三）基因操作的工具