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1、目 录专题1 基因工程专题2 细胞工程专题3 胚胎工程专题4 生物技术的安全性和伦理问题专题5 生态工程第1页/共32页专题1 1 基因工程第2页/共32页基础理论和技术的发展催生了基因工程20世纪中叶，基础理论取得了重大突破1.DNA是遗传物质的证明2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立3.遗传密码的破译第3页/共32页技术发明使基因工程的实施成为可能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技术的发明第4页/共32页基因工程的概念基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组
2、技术。通俗地说，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性状。第5页/共32页基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切 拼接 导入 表达基因重组基因工程的概念第6页/共32页 转基因抗虫棉花转入苏云金杆菌的一个抗虫基因，是中国目前最主要的转基因作物。第7页/共32页1.1 DNA重组技术的基本工具基本工具：限制性核酸内切酶“分子手术刀”DNA连接酶“分子缝合针”基因进入受体细胞的载体“分子运输车”第8页/共32页第9页/共32页识别双
3、链识别双链DNADNA分子的某种特定的核苷酸序分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个列，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。核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从原核生物中分离纯化出来的一主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADNA切断，由于这种切断，由于这种切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端形成两种末端粘性末端粘性末端平末端平末端限制性核酸内切酶第10页/共32页什么叫磷酸二酯键
4、？第11页/共32页 T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 A第12页/共32页大肠杆菌(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？第13页/共32页限制限制酶酶什么叫黏性末端？第14页/共32页被限制酶切开的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。什么叫黏性末端？第15页/共32页切割切割DNADNA分子时产生的两种不同末端分子时产生的两种不同末端第16页/共32页 限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，无论是限制酶所识别的序列，无论是6 6个碱基还是个碱基还是4 4个碱基，
5、都可以找到一条个碱基，都可以找到一条中心轴线中心轴线,中中轴线两侧的双链轴线两侧的双链DNADNA上的碱基是反向对称重复排列的。上的碱基是反向对称重复排列的。第17页/共32页中轴线两侧的双链中轴线两侧的双链DNADNA上的碱基是反向对称排列的。上的碱基是反向对称排列的。第18页/共32页用同一种限制性酶处理不同用同一种限制性酶处理不同DNADNA片段，会形成片段，会形成同样的黏性末端同样的黏性末端，可进行重组。，可进行重组。第19页/共32页因为微生物在长期的进化过程中形成了因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的一套完善的防御机制防御机制，对于外源入侵的，对于外源入侵的DNADNA可以
6、降解；含有某种限制酶的细胞，可以降解；含有某种限制酶的细胞，其其DNADNA分子中或者分子中或者不具备这种限制酶的不具备这种限制酶的识别切割序列识别切割序列，或者通过甲基化酶，或者通过甲基化酶将甲将甲基转移到所识别序列的碱基上基转移到所识别序列的碱基上，使限制，使限制酶不能将其切开。酶不能将其切开。为什么细菌中限制酶不剪切本身的DNADNA？第20页/共32页Ecoli DNA 连接酶T4 DNA 连接酶DNA连接酶第21页/共32页作用部位：磷酸二酯键 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，这样一个重组的DNA分子就形成了。DNA连接酶第22页/共3
7、2页区别：Ecoli DNA 连接酶 只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接T4 DNA 连接酶 既可“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低DNA连接酶第23页/共32页 DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？q相同点：q两者都是形成磷酸二酯键。q不同点：qDNA连接酶:是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。qDNA聚合酶:是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到正在合成的DNA单链中，形成一条与模板链互补的DNA链；第24页/共32页基因进入受体细胞
8、的运载体常用运载体：常用运载体：质粒质粒、噬菌体衍生物、噬菌体衍生物、动植物病毒动植物病毒质粒质粒存在：主要存在于存在：主要存在于细菌细菌的染色体的染色体以外。以外。特性：是很小的特性：是很小的环状环状DNADNA分子，在细胞分子，在细胞染色体外能够染色体外能够自我复制自我复制。第25页/共32页大肠杆菌质粒的分子结构示意图第26页/共32页大肠杆菌质粒的分子结构示意图第27页/共32页（4 4）必需是安全的，不会对受体细必需是安全的，不会对受体细胞有害胞有害，也就是能够安全地，也就是能够安全地“借居借居”在受体细胞中。在受体细胞中。（5 5）分子大小应适合分子大小应适合，以便提取和，以便提取
9、和在体外进行操作。在体外进行操作。实际上自然存在的质粒实际上自然存在的质粒DNADNA分子并不分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。造后才能用于基因工程操作。第28页/共32页课本知识回顾 基因工程又叫做 或 。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种 提取出来，加 以 ，然后放到另一种生物的细胞里，改造生物的遗传性状。基因拼接技术DNA重组技术基因修饰改造定向地第29页/共32页“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”限制酶DNA连接酶基因进入受体细胞的载体第30页/共32页DNADNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类E E coli DNAcoli DNA连接酶连接酶T4 DNAT4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页