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07 基因重组与基因工程.ppt

页数:26页文件大小:1.98 MB来源: 普通生物学ppt课件

本课件先区分自然界中的同源重组与非同源重组,随后介绍限制性内切酶与连接酶、凝胶电泳、核酸杂交与DNA序列分析等重组技术,梳理人类基因组计划的技术路线与进展,最后讲解基因工程三步流程及其在制药与遗传改良中的应用。

章节标题页,列出自然界生物的基因重组、DNA重组技术与基因工程三部分
自然界基因重组类型页,区分同源重组与非同源重组并引出转座子与跳跃基因
工具酶说明页,将限制性内切酶与连接酶分别比作分子剪刀和分子针线
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第1页:基因重组与基因工程

10、基因重组与基因工程

  • 自然界生物的基因重组
  • DNA重组技术
  • 基因工程

第2页:自然界生物的基因重组

10.1 自然界生物的基因重组

  • (一)同源重组
  • (二)非同源重组:转座子与跳跃基因

第3页:限制性内切酶与连接酶

10.2 DNA重组技术 (一)DNA分子的加工与工具酶

限制性内切酶
分子剪刀,在特定序列处切割DNA分子。
连接酶
分子针线,将DNA片段连接起来。

第4页:凝胶电泳技术

(二)DNA片段的分离和检测 1、凝胶电泳技术

第5页:核酸杂交技术

2、核酸杂交技术:荧光原位杂交显示端粒,DNA的变性与复性

第6页:限制性作图与RFLP

3、基因图谱和DNA序列分析 (1)限制性作图与RFLP

限制酶A与限制酶B的酶切片段比较:下表列出相关内容。

限制酶A与限制酶B的酶切片段比较
酶切处理片段长度
限制酶A单切2 kb、3 kb、5 kb(合计10 kb)
限制酶B单切2 kb、8 kb(合计10 kb)
限制酶A与B双切2 kb、3 kb、5 kb(合计10 kb)

源文件本页为酶切片段数字混排,按A酶两个切点、B酶一个切点且与A酶切点重合的常规情形还原,建议对照原图核对。

第7页:DNA序列分析

基因图:DNA测序仪显示的碱基排列顺序 (2)DNA序列分析

第8页:已完成测序工作的生物

已完成测序工作的生物

  • 面包酵母
  • 蛔虫
  • 果蝇
  • 芥菜

第9页:人类基因组计划

人类基因组计划

  • 1988年,美国国家卫生院和能源部启动生命科学领域最宏大的研究计划
  • 完成人体23对染色体的全部基因的遗传作图和物理作图,完成30亿个碱基的序列测定
  • 以美国为主,包括英国、法国、日本和中国多国科学家参加的国际合作计划

第10页:基因组计划的技术路线

人类基因组计划主要应用了4方面相互配合与补充的研究方法和技术

  1. 用RFLP等标记出包含大约1 Mb的超大片段进行定位作图
  2. 用RFLP把超大片段分割成10多个包含100 kb的大片段,做出它们的物理图
  3. 用酵母人工染色体(YACs)或其他载体构建包含其中小片段的一系列重叠的克隆,约0.5~1.0 Mb
  4. 对小片段逐个进行测序,进而实现对整个染色体的测序和作图

第11页:基因组研究大事记

基因组测序研究大事记:下表列出相关内容。

基因组测序研究大事记
时间进展
1992年酵母3号染色体315 357个碱基全序列测定完成,这是人类完成的第一条真核生物染色体DNA全序列
1995年获得人类第3、第16和第22号染色体的高密度物理图
1996年完成酵母其他15条染色体的碱基序列测定
1997年大肠杆菌基因组序列测定宣告完成
1999年12月1日人类第22号染色体3.34×10⁷个碱基序列测定全部完成,是第一条完成全序列测定的人类染色体
2000年6月26日人类基因组工作框架图完成,标志着功能基因组时代的到来

第12页:DNA克隆技术

(三)DNA序列的复制 (一)DNA克隆技术

第13页:PCR技术

2、PCR技术

第14页:基因工程的基本步骤

10.3 基因工程 (一)基因工程的基本原理和方法

  1. 第一步:目的基因的分离或制备——人工分离生物基因组群中目的基因及内切酶定位切割或人工酶促合成
  2. 第二步:重组DNA——选择载体及目的基因与载体基因重组
  3. 第三步:导入与表达——重组DNA导入受体细胞,目的基因表达出目的效应和性状
  • 1)寻找目标基因
  • 2)取得目标基因
  • 3)基因的载体问题:现主要有质粒载体、病毒载体、脂质载体、原生质载体

第15页:

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第19页:转基因小鼠

(2)转基因生物的生产

转基因小鼠:导入人类基因,具有较强的学习能力。在迷宫实验中,转基因鼠觅食本领比普通鼠高许多,同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚

第20页:基因工程的应用

(二)基因工程的应用

第21页:特殊蛋白质的大量生产

1、特殊蛋白质的大量生产

  • 乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊
  • 美国转基因猪体内含有人类的基因,乳汁含有人体蛋白factor Ⅷ,只需300~600只这样的母猪就能满足全世界需求

第22页:基因工程药物

基因工程药物的生产方式转变

  • 人胰岛素:过去从猪和牛的胰脏提取,获得100 g胰岛素需800—1000 kg牛胰脏,现用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生
  • 人生长激素:具物种特异性,只能用人来源的激素治疗侏儒症,过去从尸体脑垂体中提取,现用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生
  • 干扰素:过去体外培养人体细胞生产,产量低成本高,现用重组大肠杆菌生产

第23页:动植物的遗传改良

2、动物植物的遗传改良

  • 不易腐烂的番茄
  • 抗虫植物,减少化学农药使用
  • 兔毛棉花在我国培育成功:用兔的一种角蛋白转化棉花,纤维质量好,具有兔毛般的光泽

第24页:人类基因治疗

3、人类基因治疗 (1)体细胞基因治疗

1990年9月14日美国政府首次批准一项基因治疗临床研究计划:对一名患腺苷脱氨酶(ADA)缺陷的重度联合免疫缺陷症(SCID)4岁女童进行基因治疗并获得成功,从而开创了医学界的新纪元

第25页:转基因生物的安全问题

(2)种系基因治疗:将外源基因导入性细胞、受精卵、早期胚细胞——转基因人

3、转基因生物的安全问题

  • 转基因生物的环境风险
  • 转基因生物的安全和伦理问题
  • 其它:基因资源、基因武器

第26页:本章复习题

复习题

  • 1、解释:同源重组、限制性内切酶、基因克隆、基因工程
  • 2、问答题:(1)限制酶和连接酶在加工DNA分子时分别起什么作用?
  • (2)基因工程的基本步骤
  • (3)试举例说明转基因植物、动物和微生物分别有哪些应用价值
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