【精品课件】基因工程导论

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《基因工程》PPT教学 ppt课件

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36
典型例子：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、甜椒
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37
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
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38
4.利用转基因改良植物的品质
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39
富含赖氨酸的转基因玉米
基转因入的荧发光荧素光酶烟蛋草白
PPT课件不会引起过敏的转基因大4豆0
原理：基因重组
表达水平： DNA分子水平
过程：
意义： 1、定向改造某些性状
2、克服远缘杂交
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3
原核细胞的基因结构
非编码区编码区上游启动子
编码区
非编码区编码区下游
终止子
RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
将目的基因导入农杆菌介导的遗传转化法
植物细胞
基因枪法
方法
将目的基因导入动物细胞
——显微注射法
将目的基因导入——感受态细胞吸收DNA分子
微生物细胞
(氯化钙法)
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24
(四)目的基因的检测与鉴定 ——检查是否成功 ①形态检测
检测— ②分子检测
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25
非目的基因片段 GACATAGCTACA CTGTATCGATGT
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1
我们主要讨论4个问题：
1. 什么是基因工程——基因工程的概念。
2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术。 3. 怎样进行基因工程——4大步骤 4. 基因工程的应用和前景
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2
1、概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

基因工程导论

3‘ … C-G-A-G-P OH-A-C-G-T-C-C-T-C … 5’
退火 4-7 ℃
5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A G-G-A-G … 3’
3‘ … C-G-A-G A-C-G-T-C-C-T-C … 5’
OH
P
OH
H i n d III H i n d III 同一菌株中所含的多个不同的限制性核酸内切酶
Haemophilus influenzae d 嗜血流感杆菌d株限制性核酸内切酶的命名属名种名株名
限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶
II 型限制性核酸内切酶的基本特性
3‘ … C-G-A-G-A-C-G-G-C-C-T-C … 5’
ds-DNA结构: 切口, 缺口, 断口
缺口(gap) 切口(nick) 断口(cut)
3'HO P5'
3'HO P5'
DNA连接酶
DNA连接酶的基入型载体
取代型载体
噬菌体或病毒DNA
噬菌体或病毒DNA
大肠杆菌的 l 噬菌体DNA
l-DNA载体的构建：缩短长度插入型载体
体外包装
插入位点
体外包装
插入片段
载体长度 37 kb
插入片段大小：
0 - 14 kb
（51 – 37）
噬菌体或病毒DNA
大肠杆菌的 l 噬菌体DNA
1973年伯格-杰克森-考恩-鲍耶 DNA分子体外拼接
分子遗传学
1953年沃森-克瑞克 DNA双螺旋结构分子生物学
基因工程
标题
01
基因工程的基本条件
02
C 用于基因转移的受体菌或细胞
04
A 用于核酸操作的工具酶

《基因工程》课件

人类基因编辑
基因工程在人类胚胎编辑方面的应用引发了关于人类尊严和生命伦理的争议。
基因歧视
基因信息可能被用于歧视某些人群，如保险、就业等方面的不公平对待。
生物种族灭绝
基因工程可能导致某些物种灭绝或生态失衡，违背了生态伦理原则。
基因工程的法规与监管
国际法规
国际社会制定了一系列关于基因工程的法规和伦理准则，如联合国《生物多样性公约》等。
国家法规
各国政府根据国情制定了相应的基因工程法规和监管措施，以确保安全和伦理问题得到有效监管。
行业自律
相关行业组织和研究机构也制定了自律规范，要求研究人员遵守伦理准则和法律法规。
05
未来展望与挑战
基因工程的未来发展趋势
基因治疗
利用基因工程技术修复或替换病变基因，治疗遗传性疾病和癌症等严重疾病。
2000年代至今
基因治疗、基因编辑等技术的出现和应用，为人类疾病治疗和生物产业的发展带来了新的
机遇和挑战。
基因工程的应用领域
农业
培育抗虫、抗病、抗逆等性状的转基因作物，提高农业生产效率和粮食安全。
医学
用于基因治疗、药物研发、疾病诊断和治疗等领域，为人类健康事业提供有力支持。
工业
利用基因工程生产各种酶、蛋白质和有机酸等生物制品，促进工业生产技术的发展。
基因表达调控应用
通过对基因表达的调控，可以实现对生物体的遗传特性和表型特征的精细调控，为生物工程和医学研究提供重要的理论基础和技术手段。
基因敲除与编辑
01 02
基因敲除与编辑定义
基因敲除是指通过同源重组技术将外源致死基因或特定基因敲除或灭活的遗传工程技术；基因编辑则是指通过修改生物体的基因组，实现对特定基因进行敲除、插入或突变的遗传工程技术。

基因工程导论PPT教案

第21页/共88页
不同限制性核酸内切酶
➢产生3′突出粘性末端（cohesive end):以EcoR I为例：
切割的三种情况 5′---G AATTC---3′
5′---GP
O HA AT TC - - - 3 ′
3′---CATAAA G---5′EcoR I 3′---CTTAAOH
PG---5′
第38页/共88页
T4噬菌体表面蛋白展示系统
利用T4噬菌体头部表面的非必需外壳蛋白，将目的蛋白以融合蛋白的形式展示在噬菌体表面。
具有操作方便、容量大、拷贝数高，表达产物保持相对独立的空间构象和生物学活性、易于分离、免疫原性强等优点。
第39页/共88页
T4噬菌体表面蛋白展示系统
质粒表达系统：表达质粒大肠杆菌
治疗糖尿病
干扰素
抗病毒、抗肿瘤
白细胞介素
治疗癌症
淋巴细胞毒素
抗肿瘤
巨嗜细胞激活因子
抗肿瘤
第47页/共88页
用基因工程方法生产的部分人类蛋白质药物
蛋（白3质）名称
用途
神经生长因子
促进神经系统损伤的修复
血小板衍生因子
治疗动脉粥样硬化
松弛素
助产剂
血清白蛋白
血浆补充物
生长调节素
生长调节素
组织型纤溶酶原激活剂溶栓剂
第12页/共88页
各种生物共享相同的分子机制
图中显示婴儿及小鼠的前额部都有相似的白班，因为他们各自的kit基因都有缺陷。色素细胞的发育和存活都需要这个基因。
第13页/共88页
基因工程研究发展史
• 准备阶段：
• 1944年，Avery等通过细菌转化研究，证明DNA是基因载体。 • 1953年，Watson和Crick建立DNA分子的双螺旋模型。 • 1958—1971，确立中心法则，破译64种密码子。 • 1960—1970，发现限制性内切酶和DNA连接酶。 • 1972年，首次构建重组DNA分子。

人教版选修三专题一《基因工程》课件 (共74张PPT)

1970年工具酶的发现
1965年氨基酸测序和1977年DNA测序技术的发明 1972年DNA体外重组的实现 1973年重组DNA表达实验的成功 1980年第一例转基因动物和1983年第一例转基因植物问世 1988年PCR技术的发明
技术发明

【应城一中生物】
17
专题一基因工程
操作水平
基本过程结果
【应城一中生物】
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达
人类需要的新生物类型和产品
7
【应城一中生物】
8
早期基础理论
1859年达尔文提出生物进化论
【应城一中生物】
9
早期基础理论
1900年孟德尔基因分离定律和自由组合定律的再度提出
【应城一中生物】
10
早期基础理论
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用同种限制酶来切割，会怎样？
会产生相同的黏性(平)末端
• 如果把具有相同黏性(平)末端的DNA连接起来，又会怎样呢？
得到重组DNA
【应城一中生物】
31
【应城一中生物】
黏性末端
【应城一中生物】
27
SmaI限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
在G与C之间切割
中轴线
【应城一中生物】
28
SmaI限制酶的切割
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。
平末端
【应城一中生物】
平末端
29
1958年梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制

基因工程1-基因工程导论PPT课件

基因工程
编辑版ppt
1
第一章导论
1.1 基因工程研究的内容及基本过程
基因（Gene）：是DNA分子的一个区段，是一个含有
特定遗传信息的核苷酸序列，它是遗传物质的最小功能单位（多数情况下，它编码一种完整的多肽链）。
克隆（Clone）：作名词使用时，是指从一个祖先通过
无性繁殖方法产生的后代（无性系），或具有相同遗传性状的DNA分子、细胞或个体所组成的特殊的生命群体。作动词使用时，是指从同一个祖先生产这类同一的DNA分子群或细胞群的过程。
用化学合成法生产，每克售价50000美元。 1977年，用大肠杆菌生产SMT获得了成功，价格可降低到每克300美元。
编辑版ppt
14
2）胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，可调节血糖平衡。从动物胰脏提取胰岛素不能满足需求。
1978年，美国的Lilly 公司和Genentech公司合作，将人胰岛素的二条肽链的基因引入大肠杆菌，产生A 链和B链，经二硫健连接后形成人胰岛素。
（5）从大量携带重组体DNA分子的宿主细胞中分离出携带目的基因的细胞。
（6）将选出的细胞克隆的目的基因进行进一步研究分析（亚克隆），并设法使之实现功能蛋白的表达。
编辑版ppt
4
特点：
基因工程（分子水平）诱变育种（群体水平）原生质融合（细.2 基因工程的诞生
现在人们公认，基因工程诞生于1973年。现代分子
编辑版ppt
7
第二：50年代弄清了DNA的双螺旋结构和半保守复制机理。
Walson 和Crick在1953年提出了双螺旋模型，认为基因是 DNA分子的一个区段，这一发现标志着分子遗传学的真正开始。
编辑版ppt

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5’
PstI 37 ℃
5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A-OH
P-G-G-A-G …
33’‘ … C-G-A-G-P
OH-A-C-G-T-C-C-T-C …
5’
退火 4-7 ℃
OH P
5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A G-G-A-G …
33‘’ … C-G-A-G A-C-G-T-C-C-T-C …
克隆(clone): 作名词时指含有某目的DNA片段的重组DNA分子
或含有该重组分子的无性繁殖系. 作动词时是指基因的分离与重组过程。
基因工程的操作过程
DNA的体外重组（切、接）重组DNA分子的转化和扩增（转、增）转化子的筛选和鉴定（检）
基因工程的操作过程
切
接
转
增检
1 基因工程的基本概念
限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的发现及其生物功能
识别双链DNA分子中的特定序列，并切割DNA双链主要存在于原核细菌中，帮助细菌限制外来DNA的入侵细菌的限制与修饰作用
hsd R：编码限制性核酸内切酶 hsd M：编码限制性甲基化酶 hsd S：编码限制性酶和甲基化酶的协同表达 1968年，Smith等人首先从流感嗜血杆菌d株中分离出 Hind II和Hind III
分子遗传学 1953年沃森-克瑞克 DNA双螺旋结构分子生物学 1973年伯格-杰克森-考恩-鲍耶 DNA分子体外拼接
基因工程
2 基因工程的基本条件
A 用于核酸操作的工具酶 B 用于基因克隆的载体 C 用于基因转移的受体菌或细胞
2 基因工程的基本条件
A 用于核酸操作的工具酶
限制性核酸内切酶 DNA连接酶 DNA聚合酶核酸酶核酸修饰酶
II 型限制性核酸内切酶的基本特性
识别双链DNA分子中4 - 8对碱基的特定序列大部分酶的切割位点在识别序列内部或两侧识别切割序列呈典型的旋转对称型回文结构
EcoR I的切割位点
EcoR I的识别序列
5‘ … G C T G A A T T C G A G … 33‘’ … C G A C T T A A G C T C … 5’
基因工程(gene engineering)常和以下名称混用:
遗传工程(genetic engineering); 基因克隆(gene cloning); 分子克隆(molecular cloning); 基因操作(gene manipulation); 重组DNA技术(rebination DNA technique)
OH-G-C-T-C … 5’
退火 4-7 ℃
OH P
5‘ … G-C-T-G A-A-T-T-C-G-A-G … 33‘’ … C-G-A-C-T-T-A-A G-C-T-C … 5’
P OH
PstI等产生的3‘粘性末端
5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A-G-G-A-G …
33‘’ … C-G-A-G-A-C-G-T-C-C-T-C …
B 基因工程的基本形式
第一代基因工程蛋白多肽基因的高效表达经典基因工程第二代基因工程蛋白编码基因的定向诱变蛋白质工程第三代基因工程代谢信息途径的修饰重构途径工程第四代基因工程基因组或染色体的转移基因组工程
C 重组DNA技术的理论基础
19世纪中孟德尔豌豆杂交试验遗传因子经典遗传学 20世纪初摩尔根果蝇杂交实验基因基因学 1944年艾弗瑞肺炎双球菌转化实验遗传物质DNA
限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的类型
主要特性
I型
II 型
III 型
限制修饰
多功能
单功能
双功能
蛋白结构异源三聚体
同源二聚体
异源二聚体
辅助因子 ATP Mg2+ SAM
Mg2+
ATP Mg2+ SAM
识别序列切割位点
TGAN8TGCT AACN6GTGC 距识别序列1kb处随机性切割
旋转对称序列
5’
P OH
PvuII等产生的平头末端
5‘ … G-C-T-C-A-G-C-T-G-G-A-G … 33’‘ … C-G-A-G-T-C-G-A-C-C-T-C … 5’
PvuII 37 ℃
5‘ … G-C-T-C-A-G-OH 33’‘ … C-G-A-G-T-C-P
P-C-T-G-G-A-G … OH-G-A-C-C-T-C … 5’
GAGCC
CAGCAG
识别序列内或附近距识别序列下游
特异性切割
24-26bp处
限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶的命名
属名
种名株名
Haemophilus influenzae d 嗜血流感杆菌d株
H i n d III H i n d III
同一菌株中所含的多个不同的限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
DNA连接酶的基本性质
修复双链DNA上切口处的磷酸二酯键
nick OH P 5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A G-G-A-G …
Hale Waihona Puke 33’‘ … C-G-A-G A-C-G-T-C-C-T-C …
5’
P OH nick
DNA连接酶
5‘ … G-C-T-C-T-G-C-A-G-G-A-G … 33’‘ … C-G-A-G-A-C-G-T-C-C-T-C … 5’
第十章基因工程导论 1 基因工程的基本概念
A 基本定义 B 基因工程的基本形式 C 基因工程的理论基础
1 基因工程的基本概念
A 基本定义
基因工程是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
EcoRI等产生的5‘粘性末
端
5‘ … G-C-T-G-A-A-T-T-C-G-A-G …
33‘’ … C-G-A-C-T-T-A-A-G-C-T-C …
5’ EcoRI 37 ℃ 5‘ … G-C-T-G-OH
P-A-A-T-T-C-G-A-G …
33’‘ … C-G-A-C-T-T-A-A-P
因此，供体、受体、载体是基因工程的三大基本元件。
1 基因工程的基本概念
广义的基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组 DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。