11《DNA重组技术的基本工具》(教育精品)

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,*,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,*,基因工程,专题1,烟草,据,WTO,调查：,2004,年全世界因狂犬病致死人数约5.5万人,中国卫生部通报：,2004,年,月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。,发病死亡率近100%,能产生狂犬病抗体蛋白的转基因,每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。,1979年，美国将,人的胰岛素基因,重组到,大肠杆菌,内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。,治疗糖尿病特效药,据WTO调查：,2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000,万。,胰岛素,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,达尔文,提出,生物进化论,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,孟德尔,提出基因的,分离定律,和,自由组合定律,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,摩尔根,证明,基因在染色体上,，并提出基因的,连锁互换定律,。,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,艾弗里,证明,DNA是遗传物质,，DNA可从一种生物个体,转移,到另一种生物个体。,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,沃森,、,克里克,提出DNA的,双螺旋结构,模型。,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,梅塞尔松,、,斯塔尔,证明DNA的,半保留复制,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,克里克,等提出,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,转录,翻译,逆转录,复制,基础理论催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,1963年,尼伦伯格,和,马太,破译编码氨基酸的,遗传密码,，1966年,霍拉纳,用实验加以证明。,技术发展,使,基因工程,的实施成为可能,科技探索之路,1)基因转移载体的发现,2)工具酶的发现,3)DNA合成和测序技术的发明,4)DNA体外重组的实现,5)重组DNA表达实验的成功,6)第一例转基因动物问世,7)PCR技术的发明,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,主要的技术,结果,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的新生物类型和产品,一 基因工程的原理,DNA重组技术和转基因技术,问题探讨：,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。,让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。,想一想,需要做哪些关键工作？,苏云金芽孢杆菌,毒蛋白,普通棉花抗虫棉,解决培育抗虫棉的关键步骤,“,分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,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：,抗虫基因与棉花DNA“缝合”,关键步骤三：,抗虫基因进入棉花细胞,“,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,二、DNA重组技术的基本工具,需要哪些工具？,思考,在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？,细菌为什么不会因外源DNA的入侵而灭绝？,(1),来源：,(2),特点：,具有专一性,表现在:,1、,识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列,2、,切割特定核苷酸序列中的特定位点,(3)作用实质,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（,切割,DNA分子）,（一）限制性核酸内切酶-“分子手术刀”,T,磷酸二酯键,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,C C C G G G,G,G G,C C,C,EcoR,（4）,作用结果：,黏性末端和平末端,Sma,EcoR,黏性末端,黏性末端,Sma,平末端平末端,限制酶存在于原核细胞中的作用是什么？,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,思考,实例 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,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(平)末端？,要切两个切口，产生四个黏性(平)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(平)末端,，然后让两者的黏性(平)末端,黏合,起来，就,似乎,可以合成重组的DNA分子了。,（二）“分子缝合针”DNA连接酶,作用:,把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将,脱氧核糖和磷酸,连接起来.,作用原理：,催化磷酸二酯键形成,类型：,类型,Ecoli,DNA连接酶,T,4,DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T,4,噬菌体,恢复,磷酸,二酯键,只能连接,黏性末端,能连接,黏性末端,和,平末端,(效率较低),相同点,差别,可把黏性末端之间的,缝隙“缝合”,起来，,Ecoli DNA连接酶,或T,4,DNA连接酶,即,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,T,4,DNA连接酶,还可把,平末端之间的缝隙“缝合”,起来，但效率较低,T,4,DNA连接酶,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,区别,相同点,寻根问底,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将,单个核苷酸,连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键,形成,磷酸二酯键,1)在,两个DNA片段之间,形成磷酸二酯键,(三)“分子运输车”基因进入受体细胞的载体,载体需要的条件：,有1,多个限制酶切点,对受体细胞无害,导入基因能在受体细胞中复制、表达,有某些标记基因，便于筛选,常用运载体：,细菌的质粒,噬菌体,(3),某些动植物病毒,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,运载体,：常用,质粒,质粒特点：,1、细菌,染色体,外双链环状DNA分子,2、能自我复制并在受体细胞中稳定存在,3、有一个或多个限制酶切点,4、有特殊的遗传标记基因,注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。,三 模拟操作：重组DNA分子的模拟操作,注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。,首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对；,第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别序列，并存在G-A的切割位点。,总,结,基因工程,的工具,限制 酶,主要存在于原核生物中,具有专一性(识别序列),切开DNA分子的磷酸二酯键,DNA连,接酶,连接磷酸二酯键,种类,E.coliDNA连接酶,T,4,DNA连接酶,运载,工 具,具备的,条件,结构简单,大小适中,能在宿主细胞中自,我复制并稳定存在,具一个多个限制酶切位点,具标记基因,质粒、,噬菌体衍生物、动植物病毒,