基因工程原理PPT演示課件
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.,基因工程原理,Principle of Gene Engineering,第一章,.,.,,基因研究的發(fā)展階段:,染色體遺傳學(xué),分子生物學(xué),反向生物學(xué),50s,70s,染色體水平,DNA水平,DNA重組,1909年,丹麥W. Johannsen,Gene專業(yè)名詞誕生,“給予生命”,1857-1864:孟德爾碗豆雜交試驗(yàn)(遺傳因子的獨(dú)立分配規(guī)律) 1910年:摩爾根果蠅遺傳學(xué)研究 (遺傳的染色體理論),,1944年:Avery細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA) 1953年:Watson-Crick DNA雙螺旋模型,.,.,,,,,.,.,,學(xué)習(xí)內(nèi)容,概論 DNA重組(限制性內(nèi)切酶) 運(yùn)輸工具——基因克隆載體 目的基因的制備 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 外源基因的表達(dá) 基因工程的應(yīng)用,.,.,,基本要求,掌握基因克隆的基本工具,特別是不同的載體。 克隆基因的基本方法。 怎樣利用基因重組技術(shù)研究基因的結(jié)構(gòu)、表達(dá)和調(diào)控。 利用基因工程生產(chǎn)重組蛋白,基因工程在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。 能夠設(shè)計(jì)一個(gè)基因克隆的程序。 PCR技術(shù)基本原理和應(yīng)用 能夠根據(jù)酶切結(jié)果判讀酶切圖譜,以及判讀DNA序列的能力。,.,.,《基因工程》,龍敏南 等著,科學(xué)出版社,普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材,.,.,,參考書,Gene cloning, T.A. Brown. Third edition. 基因工程原理,吳乃虎編著,科學(xué)出版社 基因工程概論,張惠展編著,華東理工大學(xué)出版社。 植物基因工程原理與技術(shù),王關(guān)林,方宏筠主編,科學(xué)出版社。 分子克隆實(shí)驗(yàn)指南,J. Sambtook, EF Frish, T Maniatis, 金冬雁,黎孟楓等譯,科學(xué)出版社。,,.,.,第一章 緒論——基因工程概況,1.1引言 1.1.1基因工程含義 ——指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?;蚱渌d體分子,構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合,并使其摻入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi),而能持續(xù)穩(wěn)定繁殖。 基因工程英文: genetic engineering, gene manipulation, recombinant DNA technique, gene cloning, molecular cloning,.,.,目的基因的制備 DNA重組(限制性內(nèi)切酶) 運(yùn)輸工具——基因克隆載體 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 外源基因的表達(dá),基因工程:在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?;蚱渌d體分子,構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合,并使其摻入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi),而能持續(xù)穩(wěn)定繁殖。,關(guān)鍵要素:,.,.,1.1.2 基因工程理論依據(jù),基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ):DNA 基因可切割 基因可轉(zhuǎn)移 多肽——基因 遺傳密碼通用性:三聯(lián)密碼 基因遺傳,.,.,1.1.3 基因工程研究的基本路線,基因工程:在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?;蚱渌d體分子,構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合,并使其摻入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi),而能持續(xù)穩(wěn)定繁殖。,.,.,1.1.4基因工程發(fā)展史 (1)理論上的三大發(fā)現(xiàn):,1944, Avery的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn),確定了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA。 DNA的分子結(jié)構(gòu)及復(fù)制機(jī)理:50年代,Watson和Crick提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和半保留復(fù)制的機(jī)理。 1958,Crick提出“中心法則”;1961年,Jacob和Monod “操縱子學(xué)說” DNA——RNA-——蛋白質(zhì) 闡明了遺傳物質(zhì)的流向和表達(dá)問題。,,.,.,.,.,1.1.4基因工程發(fā)展史 (1)理論上的三大發(fā)現(xiàn):,1944, Avery的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn),確定了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA。 DNA的分子結(jié)構(gòu)及復(fù)制機(jī)理:50年代,Watson和Crick提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和半保留復(fù)制的機(jī)理。 1958,Crick提出“中心法則”;1961年,Jacob和Monod “操縱子學(xué)說” DNA——RNA-——蛋白質(zhì) 闡明了遺傳物質(zhì)的流向和表達(dá)問題。,,.,.,.,.,1.1.4基因工程發(fā)展史 (1)理論上的三大發(fā)現(xiàn):,1944, Avery的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn),確定了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA。 DNA的分子結(jié)構(gòu)及復(fù)制機(jī)理:50年代,Watson和Crick提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和半保留復(fù)制的機(jī)理。 1958,Crick提出“中心法則”;1961年,Jacob和Monod “操縱子學(xué)說” DNA——RNA-——蛋白質(zhì) 闡明了遺傳物質(zhì)的流向和表達(dá)問題。,,.,.,.,.,DNA分子的體外切割與連接技術(shù)1970年,Smith等在流感嗜血桿菌中分離純化了核酸限制性內(nèi)切酶HindⅢ;1972年,EcoR Ⅰ。 DNA分子的核苷酸序列分析技術(shù) 基因工程載體pBR322和pUC13等載體。 Cohen發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pSC101,并作為基因工程的載體使用.,(2)技術(shù)上的三大發(fā)明:,.,.,(3)基因工程的誕生,1972年,美國(guó)斯坦福大學(xué)的 P.Berg 第一次實(shí)現(xiàn)了DNA 體外重組。,.,.,1973年,Cohen等獲得了抗四環(huán)素和新霉素的重組菌落TcrNer,標(biāo)志著基因工程的誕生:,.,.,Cohen體外重組實(shí)驗(yàn)的意義:,1. pSC101質(zhì)??梢宰鳛榛蚩寺〉妮d體. 2. 能夠?qū)⑼庠碊NA導(dǎo)入寄主細(xì)胞. 3. 質(zhì)粒-大腸桿菌是一種成功的基因克隆體系.,,.,.,1977年,E. coli中合成了人生長(zhǎng)激素基因。 1978-1979胰島素基因在大腸桿菌中表達(dá)。 1982年,培育出了超級(jí)鼠。 1985年Horsch發(fā)明了植物基因工程的基本方法:葉圓盤法,并獲得轉(zhuǎn)基因植株。 1990年,患有遺傳免疫疾病的4歲女孩接受了基因療法。 1990年,Perlak 將B.T.基因?qū)朊藁ǐ@得抗蟲棉 。 1991年,美國(guó)開始人類基因組計(jì)劃。 1997年,“多利”綿羊誕生。,(4) 發(fā)展過程中的重大事件,.,.,轉(zhuǎn)移大鼠生長(zhǎng)素基因的小鼠,.,.,.,.,1.2 基因工程研究?jī)?nèi)容,目的基因分離 制備重組DNA分子 重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞 篩選出獲得了重組DNA分子的受體細(xì)胞克隆 提取已擴(kuò)增的目的基因 目的基因克隆到表達(dá)載體上,表達(dá),產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物,.,.,.,.,第一次課結(jié)束,.,.,瓊脂糖凝膠電泳(0.2-50kb DNA)聚丙烯酰胺凝膠電泳(1-1000bp DNA),1.3 基因操作的基本技術(shù),(1)凝膠電泳:一種分子放置在電場(chǎng)中,會(huì)以一定的速度移向適當(dāng)?shù)碾姌O。,凝膠的分辨能力: 凝膠的類型和凝膠的濃度有關(guān) 凝膠電泳的作用: 分析,制備和純化 溴化乙錠:簡(jiǎn)稱EB.,,.,.,,,.,.,EB的工作原理:,溴化乙啶,.,.,,-,+,電泳方向,EB分辨率:,0.05μg/帶,.,.,原理:帶有互補(bǔ)的特定核苷酸序列的單鏈DNA或RNA混合,互補(bǔ)區(qū)段會(huì)退火形成雙鏈結(jié)構(gòu)。,(2)核酸的分子雜交 1968年華盛頓卡內(nèi)基學(xué)院 Roy Britten等,常見的分子雜交:,.,.,Southern Blotting雜交:,——1975年,英國(guó)人Southern創(chuàng)建,是研究DNA圖譜的基本技術(shù)。,.,.,Southern印跡雜交顯色圖片,用途:確定DNA 大小,鑒定DNA轉(zhuǎn)化結(jié)果。,.,.,Northern Blotting雜交:1979年,J.C.Alwine等,應(yīng)用于特定性狀基因在mRNA水平上的動(dòng)態(tài)表達(dá)研究。。,流程:RNA混合物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳→分離得到的RNA轉(zhuǎn)膜→與放射性標(biāo)記的探針雜交 →結(jié)果分析,.,.,(3)細(xì)菌的轉(zhuǎn)化(Transformation),——一種細(xì)菌菌株由于捕獲了來自另一種細(xì)菌菌株的DNA,而導(dǎo)致性狀特征發(fā)生遺傳性改變的生命過程。,.,.,雙脫氧鏈終止法(Sanger法):英國(guó)生物化學(xué)家Frederick Sanger于1977年發(fā)明,(4)DNA核苷酸序列分析,,,模板 標(biāo)記的引物 DNA聚合酶 dNTP 雙脫氧鏈終止物ddNTP,,反應(yīng)組成,檢測(cè)方法:電泳 放射自顯影讀出DNA序列長(zhǎng)度:250bp,.,.,,.,.,DNA Sequencing via the Sanger Method,模板 標(biāo)記的引物 DNA聚合酶 dNTP 雙脫氧鏈終止物ddNTP,.,.,Frederick Sanger,1918年8月13日-2013年11月19日,英國(guó)生物化學(xué)家。 是第四位兩度獲得諾貝爾獎(jiǎng),以及唯一獲得兩次化學(xué)獎(jiǎng)的人。,1958年:確定胰島素結(jié)構(gòu),獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 1980年:發(fā)明Sanger測(cè)序法,再諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),.,.,化學(xué)降解法(Maxam-Gilbert法):250bp 1977年,A.M.Maxam和W.Gilbert建立的DNA片段序列的測(cè)定方法,.,.,DNA分子末端放射性標(biāo)記,電泳,四個(gè)獨(dú)立的降解體系,放射自顯影,G反應(yīng):G甲基化(硫酸二甲酯) G+A反應(yīng):A和G質(zhì)子化(甲酸) T+C反應(yīng):T和C嘧啶環(huán)斷裂(肼) C反應(yīng):C嘧啶環(huán)斷裂(高鹽、肼),,,,,,.,.,DNA序列分析儀,.,.,聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR ) 1985年,美國(guó),Mullis:體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列的方法。成果發(fā)表在Science上。,(5)基因擴(kuò)增(gene amplification),1993年因發(fā)明PCR技術(shù),與邁克爾·史密斯分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),Kary Banks Mullis,1944年12月28日-,“我感謝諾貝爾評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì),在我還能夠盡情享受生活的年齡及時(shí)地把諾貝爾獎(jiǎng)授予給我.”,“Fish don’t know much about water, and people didn’t know much about air.” “Play! Experiment! Discover!”,.,.,.,.,基本原理:,.,.,.,.,.,.,1.4 基因克隆需要特殊的工具和技術(shù),運(yùn)輸工具: 細(xì)菌質(zhì)粒 病毒染色體 DNA操作技術(shù) 純化DNA 剪切DNA分子 分析DNA片段大小連接DNA分子 將DNA轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞重組子的鑒定,,,.,.,1.5 基因工程的意義,大規(guī)模的生產(chǎn)生物分子 設(shè)計(jì)構(gòu)建新物種 搜尋、分離和鑒定生物體尤其是人體內(nèi)的遺傳信息。,.,.,醫(yī)藥 重組藥物 基因治療 檢測(cè)遺傳疾病、病原 農(nóng)業(yè) 抗病蟲 提高品質(zhì) 提高花卉的觀賞價(jià)值 抗逆性 家畜:瘦肉比;飼料利用率;加快生長(zhǎng),.,.,主要基因工程產(chǎn)品的研制、開發(fā)、上市時(shí)間,.,.,.,,謝謝聆聽,2018/7/21,53,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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