11DNA重组技术的基本工具32185415

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题一：基因工程,1,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总,电力,的,3%-4%,，且农作物只能吸收氮肥的,1/10,造成了大面积土壤和水质的,污染。,禾本科植物却不能,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,2,蜘蛛能够吐出蛛丝,资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其,韧度,是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。,能否让细菌“吐出”蛛丝？,设想二,3,资料三,以往，治疗糖尿病的,胰岛素,是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀,4050头牛,，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,4,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蛛丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术,基因工程,。,如：1973年转基因微生物转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物转基因烟草出现，实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。,5,首只转基因猴诞生,6,板书设计,一、,基因工程,二、,基因工程的操作工具,1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”、“剪刀”,（1）来源,（2）作用部位,（3）特点,（4）作用结果,2.,DNA连接酶“分子缝合针”、“针线”,（1）转接部位,（2）分类,（3）DNA连接酶与DNA聚合酶的异同,3.,基因进入受体细胞的载体“分子运输车”、“运载体”,（1）作用,（2）条件,（3）种类,专题一 基因工程,1.1 DNA重组技术的基本工具,7,一、基因工程概念,就是按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过,体外,DNA重组和转基因等技术，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，赋予生物以新的特性，从而,定向,的改变生物的遗传性状。,由于基因工程是在,DNA分子水平上,进行设计和施工的，因此又叫,基因拼接技术,或,DNA重组技术,。,8,基因工程的概念如何理解！,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因重组,9,基因工程培育,抗虫棉,的简要过程,苏云金芽孢杆菌,提,取,抗虫,基因,与运载体DNA拼接,导入,普通棉花（无抗虫特性）,棉花细胞（含抗虫基因）,棉花植株（含抗虫特性）,上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,10,二、基因工程操作的工具,基因的大小以,纳米,计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：,1、限制性内切酶（限制酶）,“分子手术刀”、“基因的剪刀”,2、DNA连接酶,“分子缝合针”、“针线”,3.基因进入受体细胞的载体,“分子运输车”、 “运载体”,11,、“分子手术刀”限制性内切酶（限制酶）,（3）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。,指一类酶，非一种酶。,特异性,（2）作用部位：磷酸二酯键,（1）来源：主要从,原核生物,中分离,原因：限制酶是在生物体(主要是,微生物,)内的一种酶，能将外来的DNA切断，而对自己DNA无害，保护细胞原有遗传信息，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。,而真核生物一般有其他保护措施。,12,举例：大肠杆菌的一种限制酶,（EcoR）,能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,13,（4）作用结果：形成DNA片段末端,平末端：平切（相同部位）,黏性末端：错位切（不同部位）,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个,伸出的核苷酸,，他们之间正好,互补配对，,这样的切口叫,黏性末端,。,14,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的,DNA,用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。,思考？,15,、“分子缝合针”DNA连接酶,（1）连接的部位：DNA双链片段间的,磷酸二酯键,，不是氢键。,DNA连接酶的作用过程,16,（2）常用种类：,E.,coli,DNA连接酶,：,来源：大肠杆菌,作用：连接黏性末端,T,4,DNA连接酶：,来源：,T,4,噬菌体,作用：连接黏性末端、,平末端,基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的E,coli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。作用,都是形成磷酸二酯键,。,17,（3）DNA连接酶和DNA聚合酶的异同,连接酶和聚合酶的作用,都是形成磷酸二酯键,。,DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。,DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。,两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,18,DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,蛋白质,蛋白质,磷酸二酯键,（单个脱氧核苷酸+片段）,磷酸二酯键,（DNA双链片段+,DNA双链片段）,需要,（DNA一条链）,不需要,19,3、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,（3）.种类：,质粒,、噬菌体和动植物病毒。,（1）.作用：将外源基因送入受体细胞。,（2）.条件：,能在宿主细胞内复制并稳定地保存。,具有一个至多个限制酶切点，使外源基因插入其中。,具有某些标记基因，供重组,DNA,的鉴定和选择。,如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,对受体细胞无害，不影响其正常活动。,20,运载体,最常用的运载体-质粒,21,例 1,1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ）,A.限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中少,B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端,D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键,B,22,以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：,GC AATTC GC CTTAA,CG G CG G,(1)其中和,是由一种限制酶切割形成的,末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用DNA连接酶通常是,。,（2）,和,是由另一种限制酶切割形成的,末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是,。,例2,连接两个DNA双链片段,E,coli,DNA连接酶,23,