11DNA重组技术的基本工具文

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,*,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转鱼抗寒基因的番茄,1,转基因抗虫棉,抗虫棉,普通棉,2,专题一基因工程,3,DNA重组技术的基本工具,4,1.复习：,（1）,基因工程的概念,基因工程又叫做,基因拼接技术,或,DNA重组技术,。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种,基因,提取出来，加以,修饰改造,，然后放到另一种生物的细胞里，,定向地,改造生物的遗传性状。,5,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,（2）有关基因工程概念理解,6,2.复习：,（1）,基因工程培育抗虫棉的简要过程,普通棉花,(,无抗虫特性,),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接,导入,棉花细胞,(,含,抗虫基因,),棉花植株,(,有,抗虫特性,),问题1：上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,7,（2）基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内,提取出来,关键步骤二：,抗虫基因,与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因,导入受体(棉花)细胞,8,问题2：,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具：,关键步骤二的工具：,关键步骤三的工具：,基因的,剪刀,限制酶,基因的,针线,DNA连接酶,基因的,运载工具,运载体,9,DNA 重组技术的基本工具,本节知识内容,1 DNA重组技术的基本工具,新授课：专题一 基因工程,“分子手术刀” ,限制酶,“分子缝合针” DNA,连接酶,“分子运输车”,基因进入受体细胞的载体,10,识别双链DNA 分子的某种,特定的核苷酸序列,，并且使每一条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,主要是从,原核生物中分离纯化,4000种。,1、来源：,2、种类：,3、作用：,4、结果：,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,粘性末端,平末端,专一性,11,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶,能识别GAATTC序列,，并在,G和A,之间切开。,限制酶,什么叫黏性末端？,12,限制酶,什么叫黏性末端？,13,什么叫黏性末端？,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,。,14,什么叫平末端？,当限制酶,从识别序列的中心轴线处切开时，,切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫,平末端,。,15,16,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,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。,17,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类：,2、作用部位：,两类,Ecoli DNA,连接酶,T4 DNA,连接酶,磷酸二酯键,DNA连接酶,可把黏性末端,之间的缝隙,“,缝合,”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,18,问题3：,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为Ecoli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键，那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？,19,（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。,（2）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一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。,20,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,“分子运输车”载体。,载体的作用有哪些？,作用一：将目的基因转移到受体细胞中去。,作用二：目的基因随载体的复制而复制。,三、 “分子运输车” 基因进入受体细胞的载体：,21,常用的载体主要有两类：,1）质粒,2）噬菌体或某些动植物病毒,原理：病毒，细菌等的侵染性。,三、 “分子运输车” 基因进入受体细胞的载体：,了解质粒：,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，且具有自我复制能力的双链,环状DNA分子,。质粒是基因工程,最常用,的运载体。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,提问：所有的质粒都可以作为运载体吗？,22,作为运载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中自我,复制并稳定地保存,。,2）具有一个或,多个限制酶切点,，以便与外源基因连接。,3）具有某些,标记基因,，便于进行筛选。,4）对受体细胞无害。,5）大小应适合，便于提取和体外操作,为什么质粒可以作为基因工程,最常用,的运载体呢？,23,基因操作的工具,一.“分子手术刀:,限制性核酸内切酶,来源:主要来自原核生物,作用:将外来的DNA切断,结果:产生黏性末端或 平末端,二.“分子缝合针”:,DNA连接酶,分类:,Ecoli DNA,连接和T,4,DNA连接酶,作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,三.“分子运输车”:,基因进入受体细胞的载体,种类:质粒、动植物病毒等,条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、安全的、大小应适合,24,1.有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）,A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种,B、重组DNA的形成在细胞内完成,C、目的基因须由运载体导入受体细胞,D、质粒都可作为运载体,B D,练习,25,2）以下说法正确的是 （ ）,A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,B、质粒是基因工程中唯一的运载体,C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,D、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,26,3）下列不是基因载体具备的条件的是,A、能自我 复制 （ ）,B、有多个限制酶切点,C、具有标记基因,D、它是环状DNA,D,27,4）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）,A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来,B、 限制性核酸内切酶可用于目的基因的获得,C、目的基因须由载体导入受体细胞,D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶,A,28,2,和,7,能连接形成ACGT,TGCA；,4,和,8,能连接形成GAATTC,CTTAAG；,3,和,6,能连接形成GCGC,CGCG；,1,和,5,能连接形成CTGCAG,GACGTC,。,教材P7思考与探究,1,29,2.提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵,30,3.提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒，即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。,（1） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。,（2） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。,（3） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。,（4） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。,（5） 载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。,实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。,31,32,T,磷酸二酯键,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,33,34,