专题九 WCF实现双向通信ppt课件.ppt
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1、选修三 现代生物科技专题 专题1、基因工程 1 基因工程的概念理解 1.供体:提供_。 2.操作环境:_。 3.操作水平:_水平。 4.原理:_。 5.受体:表达目的基因。 6.本质:性状在_体内表达。 7.优点:克服_ _障碍,定向改 造生物_。 目的基因 体外 分子 基因重组 受体 远缘杂交不亲和 性状 一、 基因工程指按照人们的意愿,进行严格的 设计,并通过体外DNA重组核和转基因等技术,定 向地改造生物的遗传特性,从而创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品。 2 限制性核酸内切酶“分子手术刀” DNA连接酶“分子缝合针” 运载体“分子运输车” 3 分子手术刀限制性核酸内切酶(限
2、制酶) 1.来源:原核生物 2.作用: 3.特点:特异性 (1)、识别特定核苷酸序列; (2)、切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 4.结果: 产生黏性末端 或平末端 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割DNA分子。 4 A A T T C G 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 T C A G A A T T C G A T C G A G C T T A A 5 “分子缝合针”DNA连接酶 2、分类 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶
3、想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗? (1)、来源:大肠杆菌 (2)、作用:“缝合”黏性末端 (1)、来源:T4噬菌体 (2)、作用:“缝合”黏性末端和平末端 1、作用:恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键。 6 DNA聚合酶DNA连接酶 区别1 区别2 相同点 寻根问底寻根问底 DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗聚合酶是一回事吗? ?为什么为什么? ? 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 在两个DNA片段之间 形成磷酸二酯键 以一条DNA链为模板。 将将单个核苷酸单个核苷酸通过磷酸通过磷酸 二酯键二酯键连接成一
4、条互补 的DNA链 不需要模板。 将DNA双链上的两个缺 口同时连接起来。 7 下图表示DNA片段,有关该图的叙述中,不正确的是 A构成了DNA的基本组成单位 B的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋 白质的合成 C解旋酶可使处的化学键断裂 DDNA连接酶可连接处断裂的化学键 B 8 基因的运输工具运载体 质粒存在于许多 细菌和酵母菌等生物 中,是细菌拟核DNA之 外能够自主复制的很 小的双链环状DNA分 子。 常用的运载体: 质粒、噬菌体的衍 生物和动植物病毒等 。 9 作为载体的必要条件: 1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上 随染色体DNA的复制而同步复制; 2、有一或多个限制酶的切割
5、位点; 3、必须带有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择 4、对受体细胞无毒害 5、大小应合适,便于提取和体外操作。 基因的运输工具运载体 10 四个主要步骤四个主要步骤: : 目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 1、2 基因工程的基本操作程序 11 一、目的基因的获取 1、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因 如:抗虫基因 3、获取目的基因的常用方法 (1)从基因文库中获取 (2)利用PCR技术扩增目的基因 (3)人工合成(通过DNA合成仪用化学 方法直接人工合成) 2、目的基因的来源: 从自然界已有的物种分离从自然界已有的物种分离 人工方法合成
6、人工方法合成 12 1、基因文库 (一) 从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多DNA片断, 导入到受体菌的群体中,各个受体菌分别含 有这种生物的不同基因,称为基因文库 2、基因文库的种类: 种 类 基因组文库:含有一种生物的全部基因 部分基因文库:只包含了一种生物的部分基因, 如:cDNA文库 13 1)反转录法: 杂交双链 (单链RNA/单链DNA) 单链DNA 双链DNA (cDNA) 目的基因的mRNA 某种酶 DNA聚合酶 反转录酶 反转录法反转录法 化学合成法化学合成法 3.3.怎样构建基因文库怎样构建基因文库? ? 人工合成法(人工合成法(真核生物真核生物) 14
7、 (2)根据已知的氨基酸序列合成DNA法 : 蛋白质的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 基因的脱氧核苷酸序列 推测 推测 目的基因 化学合成 15 (2)利用PCR技术扩增目的基因 1、定义:PCR多聚酶链式反应 是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 通过此技术,可获取大量的目的基因。 DNA复制2、原理: 3、条件: 4、原料: 5、过程: 6、方式: 一段已知目的基因的核苷酸序列 模板DNA;DNA引物;四种脱氧核苷酸; 热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 以_方式扩增, 即_(n为扩增循环的次数) 指数 2n 7、仪器:PCR扩增仪 16 PCR技术扩增与DNA复制的比较 PCR
8、技术DNA复制 相 同 点 原理 原料 条件 不 同 点 解旋 方式 场所 酶 结果 碱基互补配对 四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶 高温下变性解旋 解旋酶催化 体外复制(PCR扩增仪内 ) 主要在细胞核内 热稳定的DNA聚合酶 (Taq酶) 大量的DNA片段形成整个DNA分子 解旋酶、 普通的DNA聚合酶等 17 二、基因表达载体的构建核心 (1)用一定的_切割质 粒,使其出现一个切口,露出 _。 (2)用_ _切断目 的基因,使其产生_ _。 (3)将切下的目的基因片段插入质粒的_处 ,再加入适量_,形成了一个重组DNA 分子(重组质粒) 限制酶 黏性末端 同一种限制酶 相同的黏性末端 切口
9、 DNA连接酶 1.过程: 18 3.基因表达载体的组成: a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因 位于基因的首端,是 mRNA识别并结合位点 。 位于基因的末端,终止转录 。 检测目的基因是否导入受体细胞 。 2、基因表达载体的作用 a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代 b、同时使目的基因能表达和发挥作用 19 三、将目的基因导入受体细胞 目的基因进入_ _内,并且在受体 细胞内维持_ _和_ _的过程。 转化: 受体细胞 稳定表达 1、导入植物细胞: 2、导入动物细胞: 3、导入微生物细胞: 常用方法: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞法(
10、或Ca2+转化法) 20 1、将目的基因导入植物细胞 (1)农杆菌 转化法 特点: 能感染双子叶植物和祼子植 物,对单子叶植物无感染能力 Ti质粒的TDNA可转移至受体 细胞并整合到其染色体上 转化过程 : Ti质粒 目的基因 构建 表 达 载 体 导入 植 物 细 胞 插入 植物细胞 染色DNA 表达 新 性 状 转入 农 杆 菌 21 (2)基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力,将 包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中,使目的基 因与其整合并表达的方法。 适用于单子叶植物 22 (3)花粉通道法 花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花 粉管还未愈合前,
11、剪去柱头,然后,滴加DNA(含目 的基因),使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞 。 23 2、将目的基因导入动物细胞 方法: 显微注射技术 操作程序: 提纯含目的基 因表达载体 取受精卵显微注射移植到子宫 受精卵发育 新性状动物 常用受体细胞:受精卵 24 3、将目的基因导入微生物细胞 常用法:Ca2+处理 常用受体细胞:大肠杆菌 微生物作受体细胞原因: 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 过程: Ca2+处理 大肠杆菌 感受态 细胞 表达载体 与感受态 细胞混合 感受态细胞 吸收DNA (用Ca2+处理,增加细菌细胞壁的通透性) 处于能吸收周围环境中 DNA分子的生理状态的 细胞 25 (
12、1)_目的基因的有无 (2)分子杂交技术_ (3)_目的基因是否翻译 (4)生物性状的表达与否目的基因是否表达 (个体水平) DNA分子杂交技术 目的基因是否转录 抗原抗体杂交 分 子 水 平 四、目的基因的检测与鉴定 26 检测转基因生物染色体的DNA上是否插入 了目的基因 1、导入检测 目的: 方法:DNA分子杂交技术 过程:.首先取出转基因生物的基因组DNA .将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等 作标记,以此做探针。 使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出 杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中 27 从转基因生物中提取的基因组DNA 探针: 杂交的对象: 用放射性同位素标记的
13、含目的基因的DNA片段 1515 N N 1515 N N 1 14 4N N 探针探针 转基因生转基因生 物的物的DNADNA 变性变性 变性变性 1 14 4N N 28 2、转录检测 目的:检测目的基因是否转录出了mRNA 方法:分子杂交技术 用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 探针: 杂交的对象:从转基因生物中提取的mRNA. 29 3、翻译检测 目的:检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法: 抗原抗体杂交技术 从转基因生物中提取的蛋白质抗原: 抗体: 将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进 行免疫产生的相应抗体 4、个体生物学水平的鉴定 抗虫鉴定、抗病鉴定、 活性鉴定等 30 1
14、.转基因植物 类别应 用 实 例 抗虫 抗病 抗逆 改良 杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂 基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因 ; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、 抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% 转基因延熟番茄储存时间可延长12个月 转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异 1、3 基因工程的应用 31 2.转基因动物 类别应 用 实 例 提高生 长速度 改善畜 产品品质 生产药物 作器官移 植的供体 如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因
15、 鲤鱼生长速率快、体型大 如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因 牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养成 分不受影响 目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出 了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和-抗胰蛋白酶 等重要药品 科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造 ,抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因 ,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因 克隆猪器官32 3.基因工程药物 (1)来源:转基因的_。 (2)成果:_、抗体、_、激素等。 (3)作用:预防和治疗_、心血管疾病、 _、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 4.基因治疗 (1)方法:把_导
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