分子生物学基因重组培训课件
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高中基因重组ppt课件
原因 这种重组通常是由于DNA链之间 的错误配对和修复机制引起的。
过程 非同源重组通常发生在两条DNA 链的特定区域，这些区域由不同 的DNA序列定义。在重组过程中 ，这些区域会相互交换，以产生 新的DNA组合。
转座因子引起的重组
定义
转座因子引起的重组是指由于转座因子的存在而 引起的DNA序列之间的交换。
过程
当转座因子在DNA链上移动时，它们可以引起 DNA序列的重新排列和复制，从而产生新的DNA 组合。
原因
转座因子是一种可以在DNA链上移动的基因，它 们可以引起DNA序列的重新排列和复制。
重要性
转座因子引起的重组在生物进化中起重要作用， 因为它们可以产生新的基因组合和功能。同时， 它们也是导致基因组不稳定和疾病发生的重要因 素之一。
Western印记杂交
总结词
一种用于检测特定蛋白质的技术。
详细描述
将蛋白质样本与特定的抗体进行杂交，然后通过曝光底片显示结果，从而判断是 否存在目标蛋白质。
06
基因重组的未来展望
基因重组技术的改进
技术优化
不断优化重组技术，提高重组效率、准确性和稳定性。
新的应用领域
拓展基因重组技术在生物医药、农业、环保等领域的应用。
基因重组技术的伦理和社会问题
安全性问题
重组技术可能产生不可预 测的后果，对人类健康和 生态环境造成潜在风险。
人类尊严问题
基因重组技术可能对人类 生命系统产生深远影响， 需要谨慎考虑其伦理和道 德问题。
社会接受度
公众对基因重组技术的接 受程度和态度需要关注和 引导。
THANKS。
解决伦理和社会问题
积极参与伦理和社会问题的讨论，推动合理、规范地应用基因重 组技术。基因重组技术的商业化前景源自010203
重组DNA技术培训课件
重要的工具酶
工具酶 限制性核酸内切酶
T4 DNA连接酶
DNA聚合酶 逆转录酶
碱性磷酸酶 T4多聚核苷酸激酶
末端脱氧核苷酸转移酶
活性 识别特异碱基序列，切割DNA 催化DNA5ˊ-磷酸与3ˊ-羟基 形成磷酸二酯键 以DNA为模板合成DNA 以RNA为模板合成cDNA 切除5－末端磷酸 催化核酸5'-羟基磷酸化 催化3'-端合成同聚尾
基因工程(genetic engineering)
是将不同来源的DNA片段与载体分子连接形成重组DNA分 子，再导入宿主细胞内进行表达，也称重组DNA技术。
本章主要内容
重要的工具酶 基因克隆常用的载体 重组DNA基本原理 重组技术在医学和制药
工业中的应用
第一节 重要的工具酶
工具酶 基因工程中的工具酶主要包括用于DNA和 RNA 分 子 的切割、连接 、 聚合、逆转录等 相 关的各种酶类。
Streptomyces albus Subspecies pathocidicus 白色链球菌
酶名称 BamHⅠ
Bgl Ⅱ EcoRⅠ Hind Ⅲ
PstⅠ SalⅠ
识别顺序 GGATCC
ACATCT
同裂酶 BstⅠ
同尾酶
Bgl Ⅱ MboⅠ
GAATTC
AAGCTT HsuⅠ
CTGCAG SalpⅠ
变性
5'
3'
+
标记探针
3'
5'
㈢ Taq DNA pol（耐热DNA聚合酶）
作用特点 1） Taq DNA pol催化DNA合成的最适温度范围
70 75℃， 2） 95℃以上高温，半小时不失活， 3） 最适合用于聚合酶链反应（PCR）扩增DNA片
基因突变和基因重组教材.ppt
时期
原因
减数第一次分 非同源染色体上的 非等位基因自
裂后期
由组合
减数第一次分裂 同源染色体上的 等位基因随非姐
四分体时期 妹染色单体的交换而发生交换
科目三考试 科目3实际道路考试技巧、视频教程 科目四考试 科目四模拟考试题 C1科目四仿真考试
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(2)基因工程：外源基因的导入。 2．基因重组在生物进化中的意义
[解析] 环境条件的改变，有时会导致表现型的改变。不 过，因环境改变所引起的表现型改变，与某基因型所引起 的表现型变化通常是不一样的。但是，有时环境条件的改 变所引起的表现型改变，很像某基因型引起的表现型变化。 这在生物学上称为表现型模拟。表现型模拟的性状是不能 真实遗传的。因为其遗传物质并没有发生改变。本题中题 干正是一个表现型模拟的例子。
[答案] 方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片， 显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因 突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的。 方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子 代中雌果蝇数与雄果蝇数比为1∶1，则这只白眼雌果蝇 的出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数 与雄果蝇数比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于 缺失造成的。
(2)孵化早期一般是指胚胎发育的________期。 (3)你认为上述实验中胰岛素的作用是
____________________________________________。 (4)请设计实验探究你在(2)中的假设，简要写出实验步骤、
实验结果和结论。
_____________________________________________ ____________________________________________。
基因重组方法=全PPT课件
.
23
外源DNA被降解，转导失败。
(2)局限性转导（specialized transduction）
温和噬菌体感染
整合到细菌染色体的特定位点上
宿主细胞发生溶源化
溶源菌因诱导而发生裂解时， 在前噬菌体二侧的少数宿主 基因因偶尔发生的不正常切 割而连在噬菌体DNA上
部分缺陷的温和噬菌体
把供体菌的少数特定基因转移到受. 体菌中
的转化现象
目前已知有二十多个种的细菌具有自然转化的能力
进行自然转化，需要二方面必要的条件：
建立了感受态的受体细胞
外源. 游离DNA分子
30
枯草芽孢杆菌的自然转化过程（革兰氏阳性菌的转化模型）
分泌感受态因子
与细胞表面受 体M相互作用
使细胞表面的 DNA结合蛋白 及核酸酶裸露出 来，使其具有与 DNA结合的活 性
b）决定因素也各有不同；
.
34
(2)人工转化
在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段， 是基因工程的奠基石和基础技术。
不是由细菌自身的基因所控制；
用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一 种可以摄取外源DNA的“人工感受态”。
用CaCl2处理细胞，电穿孔等是常用的人工转化手段。
质粒的转化效率高；
含有F因子的细胞：“雄性”菌株（F+），其细胞表面有性菌毛 不含F因子的细胞：“雌性”菌株. （F-），细胞表面没有性菌毛7
F因子为附加体质粒 既可以脱离染色体在细胞内独立存. 在，也可插入（整合）到染色8 体上
F因子的四种细胞形式
a）F-菌株， 不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收 F因子而变成雄性菌株（F+）；
.
基因重组---课件
不一定改变蛋白质结构和生物性状。
6.特点：
1）普遍性: 自然界的物种中广泛存在 2）低频性: 自然界突变率很低：10－5- 10-8 3）随机性: 可发生在任何时期 4）不定向性： 一个基因可以产生一个以上的等位基因 5）多害少利性： (打破对环境的适应性)
多数有害,少数有利 7.意义： 是新基因产生途径 (唯一)
目的基因——胰岛素基因 受体细胞——大肠杆菌（结构简单，繁殖快） 载体——一种质粒
三、DNA重组技术（转基因技术）
4、一般过程:
①分离目的基因，选择载体
5、应用:
②体外重组DNA ③导入目的基因 ④筛选培养受体细胞 ⑤目的基因表达 ①药物研制（胰岛素）
②作物育种（抗虫棉）
课堂巩固
1、基因突变的原因是： A.染色体上的DNA变成了蛋白质 B.染色体上的DNA变成了RNA C.染色体上的DNA减少了或增多了 D.染色体上的DNA结构发生了局部改变
A．都是有利的
B．都是定向的
C．都是隐性突变 D．诱发突变率高
2、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出
一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是
A．基因突变
B．基因重组
C．基因分离
D．环境影响
3、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则 A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变
4.诱发突变与自然突变相比，正确的是
是生物变异根本来源 是生物进化的原始材料
（拓展）基因突变的应用
人工诱变育种
• 原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获 得优良品种.
• 实例: “黑农五号”大豆、高产青霉菌株 太空椒、太空南瓜
6.特点：
1）普遍性: 自然界的物种中广泛存在 2）低频性: 自然界突变率很低：10－5- 10-8 3）随机性: 可发生在任何时期 4）不定向性： 一个基因可以产生一个以上的等位基因 5）多害少利性： (打破对环境的适应性)
多数有害,少数有利 7.意义： 是新基因产生途径 (唯一)
目的基因——胰岛素基因 受体细胞——大肠杆菌（结构简单，繁殖快） 载体——一种质粒
三、DNA重组技术（转基因技术）
4、一般过程:
①分离目的基因，选择载体
5、应用:
②体外重组DNA ③导入目的基因 ④筛选培养受体细胞 ⑤目的基因表达 ①药物研制（胰岛素）
②作物育种（抗虫棉）
课堂巩固
1、基因突变的原因是： A.染色体上的DNA变成了蛋白质 B.染色体上的DNA变成了RNA C.染色体上的DNA减少了或增多了 D.染色体上的DNA结构发生了局部改变
A．都是有利的
B．都是定向的
C．都是隐性突变 D．诱发突变率高
2、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出
一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是
A．基因突变
B．基因重组
C．基因分离
D．环境影响
3、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则 A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变
4.诱发突变与自然突变相比，正确的是
是生物变异根本来源 是生物进化的原始材料
（拓展）基因突变的应用
人工诱变育种
• 原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获 得优良品种.
• 实例: “黑农五号”大豆、高产青霉菌株 太空椒、太空南瓜
基因突变和基因重组-ppt课件
探究一：基因突变
思考.讨论 3.癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？
正常的成纤维细胞
癌变的成纤维细胞
①能够无限增殖； ②形态结构发生显著变化； ③细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间黏着性降低，易在体内分散和转移。
4.如何避免癌症的发生？ 远离致癌因子，选择健康的生活方式
探究一：基因突变
5 基因突变的原因
➢ 遗传特性
基
发生在配子中
将遵循遗传规律传递给后代
因
突
人类体细胞中某些基因的突
变
发生在体细胞中 变可一能般发不展能遗为传癌细胞！！！
有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了
基因突变，可以通过无性生殖遗传。
探究一.基因突变
思考.讨论
2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？作用分别是什么呢？
原癌基因
替 换AT GC
ACG
增 添 AT GC
ACG
缺 失 AT GC
ACG
A CGC GCG
A T AGC A T CG
A GC CG
只有使基因结 构发生改变才 是基因突变， 非基因区段的 碱基改变不是
基因突变。
2 基因突变的时期
通常发生在DNA 复制即分裂前的间期。
（DNA复制时要解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到影响而 发生碱基的改变。）
情境导入
【资料1】抗倒伏、抗条锈病水稻品种是利用抗倒伏、易感条锈病水稻品种 与易倒伏、抗条锈病水稻品种作为亲本，进行杂交和多年选育获得的。P13 【资料2】早在1987年，我国就将作物种子带入太空，利用太空中的特殊 环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。P80 【资料3】残翅果蝇幼虫在31℃环境中培养，将得到一些翅长接近正常的果 蝇成虫，但其再正常温度25℃下产生的后代仍然后残翅果蝇。P75
基因突变和基因重组ppt课件
思 考 基因重组能否产生新的基因？
基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型 和重组性状，不能产生新基因与新性状。
总结基因突变与基因重组
结果 类型 时间
基因突变
产生新基因 碱基的
替换、增添、缺失
细胞分裂间期(主要)
基因重组
产生新基因型 基因的交叉互换 基因的自由组合
MⅠ前期、MⅠ后期
意义
变异的根本来源 进化的原始材料
杂交水稻之父 ·袁隆平
从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻， 到1975年，他研究出来的新品种就已经在全 国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年 内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的 大米可以多养活6000万人。
概 念 在生物进行 有性生殖 的过程中，控制不同性
状的基因的 重新组合 。
思考
为什么这种变异性状不能遗传给子代？
分析：是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有 改变。
什么是生物变异？ 亲代与子代、子代与子代个体之间的性状的差异性
表现型 = 基因型 + 环境
生物变异
不可遗传的变异
（环境引起，不改变遗传物质）
基因突变 可遗传的变异 基因重组 （改变遗传物质） 染色体变异
▲注意：基因中碱基序列不发生改变，有时候也可通过表观遗传影响下一代。
① 在适宜条件下，能够无限增殖。 ② 形态结构发生显著变化。
癌细胞的扫描电镜照片
③ 细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细 胞之间的黏着性显著降低，容易在机 体内分散和转移。
人和动物细胞中的 DNA 上本来就存在与癌变相关的基因：
原癌基因
抑癌基因
表达的蛋白质是细胞正常 的生长和增殖所必需的。
表达的蛋白质能抑制细胞的生长 和增殖，或者促进细胞凋亡。
基因重组PPT教学课件(1)
单质氧化性逐渐减弱
F Cl Br I S
F- Cl- Br- I- S2-
阴离子还原性逐渐增强
元素化合物
八、钠及其化合物的相互关系:
Na2O
NaCl
Na
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
Na2O2
Na2CO3•10H2O
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ↑
2Na2O2 + 2CO2= 2Na2CO3 + O2
（2004全国卷1）下列离子方程式正确的
是（ D ） A．澄清的石灰水与稀盐酸反应
Ca(OH)2 + 2H+ == Ca2+ + 2H2O B．钠与水的反应
Na + 2H2O == Na+ + 2OH-+ H2↑ C．铜片插入硝酸银溶液中
Cu + Ag+ == Cu2+ + Ag
D．大理石溶于醋酸的反应
焰色反应：Na→黄色，K→紫色(透过蓝 色钴玻璃)
九、铝的两性
两性 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ 金属 2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－＋3H2↑ 两性氧 Al2O3＋6H＋＝2Al3＋+3H2O 化物 Al2O3＋2OH－＝2AlO2－+H2O 两性氢 Al(OH )3＋3H＋＝Al3＋+3H2O 氧化物 Al(OH)3＋OH－＝AlO2－+2H2O
C．有丝分裂形成子细胞的过程中
D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中
3、某自花传粉植物连续几代开红花，一
次开出一朵白花，白花的后代全开白花，
F Cl Br I S
F- Cl- Br- I- S2-
阴离子还原性逐渐增强
元素化合物
八、钠及其化合物的相互关系:
Na2O
NaCl
Na
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
Na2O2
Na2CO3•10H2O
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ↑
2Na2O2 + 2CO2= 2Na2CO3 + O2
（2004全国卷1）下列离子方程式正确的
是（ D ） A．澄清的石灰水与稀盐酸反应
Ca(OH)2 + 2H+ == Ca2+ + 2H2O B．钠与水的反应
Na + 2H2O == Na+ + 2OH-+ H2↑ C．铜片插入硝酸银溶液中
Cu + Ag+ == Cu2+ + Ag
D．大理石溶于醋酸的反应
焰色反应：Na→黄色，K→紫色(透过蓝 色钴玻璃)
九、铝的两性
两性 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ 金属 2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－＋3H2↑ 两性氧 Al2O3＋6H＋＝2Al3＋+3H2O 化物 Al2O3＋2OH－＝2AlO2－+H2O 两性氢 Al(OH )3＋3H＋＝Al3＋+3H2O 氧化物 Al(OH)3＋OH－＝AlO2－+2H2O
C．有丝分裂形成子细胞的过程中
D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中
3、某自花传粉植物连续几代开红花，一
次开出一朵白花，白花的后代全开白花，
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• 一个链与另一个链 的连接点叫做重组 关节。
分子生物学基因重组
9
• 重组关节能沿着 DNA双链分子移动， 这种移动叫做枝状 迁移
• 在一条链被另一条 链取代的过程中， 分叉点可以沿任一 个方向移动
分子生物学基因重组
10
• 交差分子旋转 后形成一个平 面结构-----Holliday结构
分子生物学基因重组
RecA promotes the assimilation of invading single strands into duplex DNA so long as one of the reacting strands has a free end.
分子生物学基因重组
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• RecA介导的DNA修复
How: Holliday model
1. Nicks made near Chi (GCTGGTGG/each 4 kb) sites by a nuclease with recBCD.
❖ 杂合模型：包括上面两种特征。
分子生物学基因重组
3
修复损伤DNA的同源重组
分子生物学基因重组
4
真核生物同源重组的断裂与重接模型
Darlingtong D. C.于1936年提出：减数分 裂同源染色体联会时，非姊妹染色单体由于缠绕而 产生张力，两个染色单体在同一位置断裂、重节， 以消除张力，从而产生重组。
分子生物学基因重组
分子内重组
• 同源重组homological recombination：同源性依赖，非序 列专一性依赖。在大肠杆菌由RecA蛋白指导。
• 位点特异性重组site specific recombination：序列专一性 依赖，非同源性依赖。由位点特异性重组酶指导。
• 转座transposition：非同源性依赖。由转座酶、整合酶指 导。酶识别转座因子两端特异序列，但受体位点相对非 特异。
• 功能：减数分裂时染色体分配、DNA修复、特定噬菌体 的复制、酵母的交配型转换、真核基因组的遗传作图、 基因导入
• 模型：
❖ 拷贝-选择：在DNA复制中，新生链延伸时转换为新的模 板。如DNA修复。
❖ 断裂-重新连接：重组没有在复制中产生，DNA链在双链 间断裂、交换和重新连接。如减数分裂时染色体交换
分子生物学基因重组
6
同源重组
• 发生在两条DNA双链之间 • 重组酶能以任何的同源序列为底物
• 重组的频率在整组基因中并不很频繁，但对 整体和局部都有影响
• 重组的总频率在精子和卵子中并不相同，在 人类中女性是男性的两倍
• 在整组基因内部，同源重组的频率与染色体 的构象有关，例如，十字结构将阻止附近的 DNA重组变异。
分子生物学基因重组
7
细线期
• 染色体的重 组包含部分 的物理性的 改变：破损
两与条再DN联A合双链 分子的联接作 用是基因重组 的关健环节
偶线期 粗线期 双线期
终变期
分子生物学基因重组
在DNA双 链中制造 一个破损
同化作用
8
• 同源染色体两对 DNA双链在相应点 产 生 nick ， 一 条 单 链离开它的伙伴， 与另一个双链分子 的相应位置倒易位 置，创造了两个 DNA双链之间的连 系，这种连接在一 起的一对双链叫做 交差分子。
• 大约10～20个与重组有关的DNA位点通过E. coli 的Rec基因突变体鉴定
• Chi序列能刺激它周围附近的重组：
•
5’GCTGGTGG 3’
•
3’CGACCACC 5’
• Chi序列在大肠杆菌中每5—10kb出现一次
• Chi是一个被RecBCD基因编码的酶的作用目标。
分子生物学基因重组
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•RecBCD是有强烈降解DNA能力的核酸酶，在SSB存在
下，有解开DNA双链的酶活性和ATP酶活性，它在重组
中所起的作用便是提供带有自由3’端的单链DNA
19
Haploid prokaryotes (单倍体生物原核同源重组）
Between the two homologous DNA duplex (where) • partially duplicated DNA of the chromosome • between chromosomal DNA and “foreign” DNA
分子生物学基因重组
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重组热点
• 重组起始于双链破损。双链破损在轴素形成期 产生，在联会丝复合物形成阶断消失(~60min)
• 在染色体上容易发生双链破损的位点，称为重 组热点。
分子生物学基因重组
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Chi序列刺激它周围附近的重组
• 与重组有关的基因称为Rec基因
• Rec突变体不能进行同源重组
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细菌基国重组中的单链同化作用 single-strand assimilation
• DNA分子的单链部分通过碱基互补配对转移到 另一DNA双链分子中，称为单链吸收或单链同 化。
• 有三个必备条件：
◆
DNA分子必须有单链区
◆
DNA分子必须有自由3’端
◆
3’端必须设置在两分子互补区内
分子生物学基因重组
• 不正常重组或非常规重组illegitimate recombination：很 少或不需要同源性。一般使用不正常底物进行细胞正常 加工。与癌症相关。
• 人工重组artificial recombination: 体外进行DNA的剪切和 连接引起的重组，即基因重组。
分子生物学基因重组
2
一、同源重组
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RecA催化单链的同化作用
• RecA催化单、双链DNA的反应分为三个阶段：
◆ RecA在单链DNA上慢慢聚合。
◆
DNA与其互补物在双链上快速配对反
应，产生异源双链连接
◆ 源双链DNA区带。
，产生一个长的异
• SSB(单链结合蛋白)的存在刺激了这个反应
分子生物学基因重组
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RecA catalyzes single-strand assimilation
证据：姊妹染色单体的交换
分子生物学基因重组
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Diploid eukaryotes: crossing over ( 双倍体染色体交换)
1. Homologous chromosomes line up in meiosis (when) 2. The nonsister chromatids exchange equivalent sections (what)