1.1-DNA重组技术的基本工具

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,*,人教版选修3,现代生物技术专题,专题,1,基因工程,课题,1 DNA,重组技术的基本工具,定向基因改造设想,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”蚕丝？,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。,什么叫基因工程？,基因工程又叫,基因拼接技术,或,DNA,重组技术,。该技术是在,生物体外,，通过对,DNA,分子进行人工“,剪切,”和“,拼接,”，对生物的基因进行,改造,和,重新组合,，然后,导入受体细胞,内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内,表达,，产生出人类所需要的,基因产物,。,（一）基因工程的概念,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,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,棉花细胞,(,含抗虫基因,),棉花植株,(,有抗虫特性,),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,重组,DNA,导入,形成,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：,形成重组,DNA,关键步骤三：,重组,DNA,导入受体,(,棉花,),细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,（二）,DNA,重组技术的基本工具,关键步骤一的工具：,关键步骤二的工具：,关键步骤三的工具：,分子手术刀,限制性内切酶,分子缝合针,DNA,连接酶,分子运输车,运载体,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出来,的一种酶。能将外来的,DNA,切断,，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。,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,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？,“,分子手术刀”,限制性核酸内切酶,限制酶,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,。,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,。,限制性内切酶,1,、,特点：,特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。,2,、分布：,主要在微生物中。,3,、,结果,：,产生黏性末端（碱基互补配对）、平末端。,4,、,举例,：,大肠杆菌的一种限制酶（,EcoR),能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开形成黏性末端，,Sma,能识别,CCCGGG,序列，并在,C,和,G,之间切割形成平末端 。,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。,二.,“分子缝合针”,DNA,连接酶,DNA,连接酶可把黏性末端之间的,缝隙“缝合”,起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的,DNA,分子才能形成。,“分子缝合针”,DNA,连接酶,根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：,1,、从大肠杆菌中分离得到：,E.coliDNA,连接酶，只能将双链,DNA,片段互补的粘性末端之间连接。,2,、从,T4,噬菌体中分离到：,T4,连接酶，既可以“缝合”双链,DNA,片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链,DNA,片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组,DNA,分子。,DNA,连接酶,的作用,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,基因进入受体细胞的载体,“,分子运输车”,。,三.,“,分子运输车”,-,运载体,1、作用：,2,、种类,：,质粒,、噬菌体和动植物病毒,。,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是,运载体,。,将外源基因送入受体细胞。,作为运载体必须具备哪些条件？,(,1,),、能够在宿主细胞中,复制并稳定地保存,。,(,2,),、具,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,。,如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,3,、,条件：,大肠杆菌的质粒：,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,4,、,质粒的特点,质粒的特点,1,、细胞染色体（或拟核,DNA,分子）外能自主复制的小型环状,DNA,分子；,2,、质粒的存在对宿主细胞无影响；,3,、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,1,、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,、,运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,、,DNA,连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,C,练习,2,、不属于质粒被选为基因运载体的理由是,A,、,能复制 （ ）,B,、有,多个限制酶切点,C,、,具有标记基因,D,、,它是环状,DNA,D,练习,3,、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,