細(xì)胞質(zhì)遺傳和基因工程

1、細(xì)胞質(zhì)遺傳和基因工程,生物的遺傳變異和進化,,XIBAOZHIYICHUANHEJIYINGONGCHENG,真核生物性狀遺傳方式,細(xì)胞質(zhì)遺傳,概念：由細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制性狀的遺傳實例：紫茉莉質(zhì)體的遺傳（花色是核遺傳） 質(zhì)體認(rèn)識 雜交結(jié)果分析 藏報春、玉米、棉花等葉綠體遺傳， 水稻、高粱等雄性不育的遺傳遺傳特點及原因：母系遺傳（原因讀教材）

2、 后代沒有一定的性狀分離比細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)的載體：線粒體、質(zhì)體,細(xì)胞核遺傳,概念：由細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)控制性狀的遺傳類型（以人類的遺傳病為例）： 單基因遺傳病:伴X顯性、伴X隱性、伴Y 常染色體顯性和隱性遺傳 多基因遺傳病細(xì)胞核遺傳特點：遵循一定的遺傳規(guī)律

3、（基因 分離定律、自由組合定律、 聯(lián)鎖與互換定律,真核生物性狀遺傳方式,基因工程的概念,基因工程,原 理：基因重組,特別講解,,操作水平：分子水平（與細(xì)胞工程不同）,操作環(huán)境：生物體外,變異方向：定向變異,基因操作的工具,基因工程,基因的剪刀—DNA限制性內(nèi)切酶,作用：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸

4、序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。細(xì)菌將自身的DNA甲基化修飾，防止了被自身核酸內(nèi)切酶降解。噬菌體DNA沒有這些保護性的甲基化基團，所以容易被降解。,來源：微生物（主要原核生物）細(xì)菌容易被噬菌體感染，許多細(xì)菌用切割外來DNA的方法進行自我保護，如切割感染性噬菌體的DNA。這些細(xì)菌產(chǎn)生一種能切割DNA的核酸內(nèi)切酶，一旦發(fā)現(xiàn)外來DNA便將其切割，因此它們有效地限制了噬菌體對細(xì)菌的感染。,切割DNA分子示意圖

5、,限制酶有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。通常用的是II 型限制性核酸內(nèi)切酶，其識別的DNA序列是旋轉(zhuǎn)對稱序列，并在特定切點將磷酸二酯鍵斷開：,基因工程,基因工程,基因的針線—DNA連接酶,修復(fù)雙鏈DNA上缺口處的磷酸二酯鍵,,,,,,,特別說明：,在基因工程中，用于核酸操作的酶還有DNA聚合酶、核酸酶和核酸修飾酶等,基因工程,基因的運輸工具—運載體,運載體應(yīng)具備的條件：,為何需要運載體？,1.能在宿主細(xì)胞中復(fù)制和穩(wěn)定的保存,2.具有多個限制酶切點，

6、以便與外源基因連接,3.具有某些標(biāo)記基因，便于進行篩選,A.具有與特定受體細(xì)胞相適應(yīng)的復(fù)制位點B.具有針對受體細(xì)胞的親緣性或親和性,基因工程,運載體的種類：,質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等，質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，如大腸桿菌的質(zhì)粒、土壤農(nóng)桿菌的質(zhì)粒。,成分：染色體或擬核外小型環(huán)狀DNA分子,來源：許多細(xì)菌和酵母菌,構(gòu)建：天然存在的野生型質(zhì)粒一般不能滿足要求，因此往往需要以多種野生型質(zhì)粒為基礎(chǔ)進行人工構(gòu)建，使目的基因在受體細(xì)胞中更容

7、易復(fù)制或表達（拷貝質(zhì)?；虮磉_質(zhì)粒）,質(zhì)粒的相關(guān)知識,基因工程,基因操作的基本步驟,切---提取目的基因 接---目的基因與運載體結(jié)合轉(zhuǎn)---將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 檢---目的基因的檢測與表達,基因工程,1.提取目的基因,⑴從供體細(xì)胞的DNA中直接分離基因（常用鳥槍法）,思考,運用已學(xué)的知識用什么方法可檢測出含目的基因的細(xì)胞,可用探針雜交，獲得含目的基因細(xì)胞,方法,基因工程,鳥槍法的優(yōu)缺點（讀教材

8、）,⑵人工合成目的基因,①反轉(zhuǎn)錄法,②人工化學(xué)合成法（讀書）,人工合成基因的特點： ①為結(jié)構(gòu)基因（編碼區(qū)）②基因中不含有不表達的序列（內(nèi)含子）,基因工程,2. 目的基因與運載體結(jié)合（表達載體構(gòu)建）,⑴目的：使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。,⑵結(jié)合（重組）過程：,思考,這樣得到的重組DNA分子中的目的基因在受體細(xì)胞中容易表達嗎,不容易表達 ①多數(shù)目的基因片段僅僅是

9、編碼區(qū)，沒有調(diào)控表達的序列（非編碼區(qū)），非編碼區(qū)的啟動子和終止子是基因表達必不可少的結(jié)構(gòu) ②即便是通過鳥槍法得到的結(jié)構(gòu)完整基因，但也因該基因啟動子等與受體細(xì)胞的不親和性導(dǎo)致不容易表達，只有使用受體生物自身基因的啟動子才能比較有利于基因的表達,基因工程,⑶基因表達載體（容易表達目的基因的重組質(zhì)粒）的組成與構(gòu)建,二者都是有標(biāo)記基因和復(fù)制原點兩部分的DNA分子。表達載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動子、終止子三部分結(jié)構(gòu),載

10、體與表達載體的區(qū)別,特別說明：在基因工程中，由于受體細(xì)胞的不同，表達載體的構(gòu)建也存在一定的差異,基因工程,3. 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,⑴受體細(xì)胞種類：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等,⑵將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑,⑶導(dǎo)入受體細(xì)胞的具體方法舉例,基因工程,4. 目的基因的檢測與表達,A,B,C,D,我們需要的是“D”類受體細(xì)胞，怎樣檢測,基因工程,⑴分子水平的檢測,①檢測目的基因是否插

11、入了轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上，這是目的基因能否在真核生物穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵。若在細(xì)胞質(zhì)中，能否穩(wěn)定遺傳？,,方法：DNA分子雜交技術(shù)，若顯示出雜交帶，則表明目的基因插入染色體DNA中,基因工程,⑵個體水平鑒定,②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，這是檢測目的基因是否發(fā)揮作用的第一步,方法：DNA--RNA分子雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄形成mRNA,③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法：用相應(yīng)的抗體進行抗原-抗體雜交，若有雜交帶