《基因工程基本工具》课件.pptVIP

*******************基因工程基本工具基因工程是现代生物技术的重要组成部分，它利用基因重组技术，将外源基因导入受体细胞，从而改变生物体的遗传性状。课程大纲概述什么是基因工程？基本工具限制性内切酶，DNA连接酶，载体DNA，基因扩增技术应用转基因生物，基因诊断，药物生产总结与展望基因工程的未来发展趋势概述基因工程的应用场景药物研发农业育种环境治理基因工程的核心技术基因克隆基因表达基因转移DNA结构与功能DNA是脱氧核糖核酸的缩写，是生物体内主要的遗传物质。DNA分子由两条反向平行的脱氧核糖核苷酸链构成双螺旋结构，两条链之间通过氢键连接，形成碱基配对。DNA具有独特的结构特点，使其能够承担遗传信息的储存和传递功能。DNA分子中的碱基序列包含了生物体的遗传信息，这些信息通过复制、转录和翻译传递给子代，最终决定生物体的性状。限制性内切酶定义限制性内切酶是一种能够识别并切割特定DNA序列的酶。它们就像DNA的“剪刀”，可以精确地切割DNA分子，为基因工程提供了基础。作用限制性内切酶在细菌中发挥着重要的防御作用。它们可以识别并切割外源DNA，防止病毒或其他外来遗传物质的入侵。限制性内切酶的种类I型酶识别位点与切割位点不一致，需要ATP和S-腺苷甲硫氨酸(SAM)作为辅助因子。II型酶识别位点与切割位点一致，仅需Mg2+作为辅助因子。III型酶识别位点与切割位点不一致，需ATP和SAM作为辅助因子，切割位点在识别位点附近。IV型酶切割修饰过的DNA，在识别位点附近切割，需要ATP和SAM作为辅助因子。限制性内切酶的命名1来源第一个字母表示细菌属名，第二个字母表示菌种名，第三个字母表示菌株名，数字代表发现的顺序。2类型用罗马数字I、II、III表示其切割方式，I型酶切割位点不固定，II型酶切割位点固定，III型酶切割位点在识别位点附近。3举例EcoRI限制性内切酶来自大肠杆菌菌株RY13，属于II型酶。限制性内切酶的识别序列识别序列每个限制性内切酶都有一个特定的DNA序列，称为识别序列。对称结构识别序列通常是回文结构，这意味着序列在正向和反向阅读时是相同的。特异性每个限制性内切酶仅切割其特定的识别序列，因此它们能够识别和切割特定基因组中的特定DNA片段。限制性内切酶的切割模式粘性末端酶切后产生单链的突出端，可互相配对，利于连接。平末端酶切后产生平整的末端，不易连接。错位切割酶切后产生不等长的突出端，使片段连接更精确。常见的限制性内切酶EcoRI识别序列为GAATTC，切割位点在G和A之间。HindIII识别序列为AAGCTT，切割位点在A和A之间。BamHI识别序列为GGATCC，切割位点在G和G之间。限制性内切酶的应用基因克隆限制性内切酶可以切割DNA，并将特定的DNA片段插入载体中，实现基因克隆。基因测序限制性内切酶可以用于基因测序，通过切割DNA片段，并对片段进行排序，可以得到基因的序列信息。基因诊断限制性内切酶可以用于诊断疾病，通过检测特定基因的序列变化，可以诊断出一些遗传疾病。DNA连接酶催化连接DNA连接酶是一种重要的酶，能够催化双链DNA片段之间的连接，在基因工程中发挥着至关重要的作用。修复断裂它能够修复DNA分子中双链断裂，维持基因组的完整性。连接酶的种类DNA连接酶有多种类型，包括T4DNA连接酶和E.coliDNA连接酶。DNA连接酶的特点连接断裂的DNA链DNA连接酶能将双链DNA中相邻的单链断裂连接起来。连接特定碱基序列DNA连接酶需要识别特定的碱基序列，才能发挥连接作用。需要ATP提供能量DNA连接酶的连接反应需要ATP提供能量。DNA连接酶的种类T4DNA连接酶E.coliDNA连接酶DNA连接酶的应用重组DNA将外源基因插入载体，形成重组DNA分子，用于基因克隆、基因表达等。基因测序连接短片段DNA序列，构建完整的基因序列，用于基因研究、疾病诊断等。基因治疗修复缺陷基因，或引入功能基因，用于治疗遗传病和某些疾病。载体DNA载体DNA是基因工程中不可或缺的工具，它可以将外源基因片段插入到宿主细胞中，并使外源基因在宿主细胞中稳定存在并表达。载体DNA通常具有以下特点：能够在宿主细胞中复制具有一个或多个限制性内切酶的识别位点含有选择标记基因，以便筛选含有载体的细胞质粒质粒是存在于细菌细胞中的一种小型环状双链DNA分子，能够独立于细菌染色体进行复制。质粒通常携带有编码特定功能的基因，例如抗生素抗性基因、毒素基因等。在基因工程中，质粒被广泛用作