《理学基因工程》ppt课件

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1、现代生物技术主讲教师：李远生物技术绪论生物技术是指人们以现代生命科学为基础结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的生物技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程第一章基因工程一、概述基因工程的应用制药业（胰岛素、生长素）转基因食品其他（转紫罗兰基因）基因工程的优点可以大量生产人们急需的蛋白、激素等制剂转基因农作物产量高（？）、使用农药少基因工程的缺点转基因食品的安全性有待进一步研究；基因污染的问题二

2、、基因工程的诞生1.1868年，瑞士科学家米歇尔(F.Miescher),从绷带的脓细胞中分离出细胞核，再从细胞核中得到了一种含磷很多的化合物，称它为核素，即现在的核蛋白。2.理论上的三大发现1934年,O.T.Avery研究了肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)的转化，证明了DNA是生命的遗传物质;DNA可以把一个细菌的性状转给另一个细菌1953年，Waston和Crick发现DNA的双螺旋结构1961年，J.Monod和F.Jacob提出操纵子学说；Nireberg确定遗传信

3、息以密码方式传递，3个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，1966年破译64个密码，叙述中心法则三、基因工程的定义1.基因工程的定义将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作基因工程实施的4个条件：工具酶，基因，载体，受体细胞（工具酶、载体、逆转录酶被称为基因技术上的3大发明）四、基因工程的分子生物学基础1.核酸的组成与结构核酸分为RNA（核糖核酸）和DNA（脱氧核糖核酸），RNA又分为mRNA、tRNA、rRNA1.1DNA的一级结构单链DNA是由

4、一系列的单核苷酸组成的，其结构为：磷酸－脱氧核糖（戊糖）－碱基其中碱基主要是嘌呤和嘧啶2类，根据碱基的不同可以分为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)，尿嘧啶（U）图1.2DNA的二级结构DNA的二级结构较多，其中Waton-Crick提出DNA的双螺旋结构，其理论要点是：两链平行反向且右旋碱基以氢键互补配对，A-T,G-C螺旋每周含10个碱基对，一周升高340nm，直径200nm磷酸－核糖主链在螺旋外侧，碱基对平面在内侧且与主链垂直，图DNA又可分为右手螺旋DNA和左手螺旋DN

5、A右手螺旋DNA：A-DNA,B-DNA,C-DNA，它们的每周螺旋碱基对数目、螺距、碱基倾角不同，Waton-Crick提出DNA的双螺旋结构是B-DNA，此类DNA碱基倾角为0。左手螺旋DNA（Z-DNA）：鸟嘌呤为顺式，磷原子走势为之字形，图1.3DNA的三级结构除直线以外的其它三级结构：三股DNA，超螺旋结构，发夹形，环状双链DNA，图2.DNA的复制DNA的复制是一个及其复杂的过程，它是由多种酶和蛋白因子协同完成的，其复制的过程为：从特定位点（复制起点）开始复制，在此位置双链DNA解螺旋，

6、形成复制叉半保留复制DNA的两条链各自作为新链合成的模板。复制后的DNA有一条亲链和一条新合成的DNA链复制方向由3’－5’DNA复制具有高度忠实性DNA聚合酶具有自我校正功能（半不连续复制）DNA聚合酶；DNA松弛酶；DNA解螺旋酶；单链结合蛋白（SSB）；引物等，图3.基因的表达DNA碱基中所包含的遗传信息最终以合成蛋白质的形式表达出来，目前科学家已经破译了遗传密码，图DNA中的基因信息并不能直接表达为蛋白质，首先它需要把遗传信息转移到信使RNA（mRNA）中，与DNA复制不同的是转录过程中，D

7、NA只有一条核苷酸链上的一部分基因被转录，图新转录出的RNA需要经过校对,并将不表达蛋白的基因序列切除掉,从而保证翻译蛋白过程的连续性蛋白质的翻译过程是在细胞质的核糖体中进行的，参与翻译的2种RNA分别是mRNA和tRNA（转运RNA）图4.遗传信息的传递方向――中心法则DNA通过自身为模板进行复制使遗传信息代代相传，并通过RNA最终将遗传信息传给蛋白质分子，图逆转录酶的发现是对中心法则的补充原核生物与真核生物在基因表达时的区别五、基因工程的内容基因工程的内容包括带有目的基因的DNA片断的提取在体外

8、将带有目的基因的DNA片断连接到载体上，形成重组DNA分子重组DNA分子导入受体细胞带有重组体的细胞扩增，获得大量细胞繁殖群体重组体的筛选5.1目的基因的提取与扩增5.1.1目的基因的提取目的基因的提取主要依靠使用工具酶来完成的，其主要分为三大类：限制性内切酶，连接酶，修饰酶限制性内切酶对DNA具有碱基专一性的内切酶：降解外源的，未经特殊修饰的DNA。不降解自身细胞的DNA（位点上甲基化修饰）分类：I类和III类：随机切割，很难形成稳定特异性切割末端。基本不用II类限