人教版生物选修三1.1DNA重组技术的基本工具课件

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,1,基因工程,1.1 DNA,重组技术的基本工具,一、基因工程的原理,1,、概念：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,。,基因拼接技术,或,DNA,重组技术,2,、别称：,生物体外,3,、操作环境：,基因,/DNA,4,、操作对象：,分子水平,5,、操作水平：,6,、基本过程：,剪切,拼接,导入,表达,7,、原理：,基因重组,8,、结果：,人类需要的基因产物,9,、优点：,定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍。,专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、基因,1,基础理论和技术的发展催生了基因工程,DNA,是遗传物质的证明,DNA,双螺旋结构和中心法则的确立,遗传密码的破译,基因转移载体的发现,工具酶的发现,DNA,合成和测序技术的发明,DNA,体外重组的实现,重组,DNA,表达实验的成功,第一例转基因动物问世,PCR,技术的发明,基础理论,技术发明,基础理论和技术的发展催生了基因工程 DNA是遗传物质的证明基,2,1,、基因拼接的理论基础,（,1,）,DNA,是生物的主要遗传物质。,（,2,）,DNA,的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。,（,3,）双链,DNA,分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。,二、基因工程诞生的理论基础,2,、外源基因在受体内表达的理论基础,（,1,）基因是控制生物性状的独立遗传单位。,（,2,）遗传信息的传递都遵循中心法则阐述的信息流动方向。,（,3,）生物界共用一套遗传密码。,1、基因拼接的理论基础二、基因工程诞生的理论基础2、外源基因,3,准确切割,DNA,的工具（“分子手术刀”）,限制性核酸内切酶,DNA,片段的连接工具（“分子缝合针”）,DNA,连接酶,基因转移工具（“分子运输车”）,基因进入受体细胞的载体,三、,DNA,重组技术的基本工具,准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）三、DNA重组技术的基,4,1,、限制性核酸内切酶（限制酶）,“,分子手术刀”,（,1,）来源：主要是从,_,中分离纯化出来的。,原核生物,a.,限制酶就是细菌的一种,防御性,工具，防止外来病原物的侵害。当外源,DNA,侵入时，会利用限制酶将外源,DNA,切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到,切割外源,DNA,、使之失效,，从而达到,保护自身,的目的。,b.,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。,为什么限制酶不切割细菌本身的,DNA?,（,2,）化学本质：,蛋白质,1、限制性核酸内切酶（限制酶）“分子手术刀”（1）来源：,5,（,3,）作用：,催化,磷酸二酯键的断裂，可重复利用。用于,DNA,的切割以获取目的基因,和,载体的切割,。,（,5,）作用特点：,专一性,，限制酶能够识别双链,DNA,分子中的某种,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,。,磷酸二酯键,（,4,）作用部位：,磷酸二酯键：两个核苷酸分子核苷酸残基的两个羟基分别与同一磷酸基团形成的共价连接键。,（3）作用：催化磷酸二酯键的断裂，可重复利用。用于DNA的切,6,人教版生物选修三1,7,黏性末端,限制酶,(,EcoR,),能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开。,EcoR,黏性末端,EcoR,黏性末端限制酶(EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和,8,限制酶,被同一种限制酶切断的几个,DNA,是否具有相同的黏性末端？,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶断几个磷酸二酯键？可产生几个黏性末端？,断,4,个磷酸二酯键，产生四个黏性末端,限制酶被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,9,（,6,）限制酶所识别的序列的特点：,大多数,限制酶的识别序列由,6,个,核苷酸组成。也有少数限制酶的识别序列由,4,、,5,或,8,个核苷酸组成。,限制酶所识别的序列，可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链,DNA,上的碱基是,反向对称重复排列,的。,另外，能被限制酶特异性识别的切割部位基本都具有,回文序列,：在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。,（6）限制酶所识别的序列的特点：大多数限制酶的识别序,10,错位切：产生两个相同的黏性末端,平切：形成平末端,（,7,）切割方式及产生的,DNA,末端形式：,错位切：产生两个相同的黏性末端平切：形成平末端（7）,11,2,、,DNA,连接酶,“,分子缝合针”,（,1,）种类：根据酶的来源不同,E.coli,DNA,连接酶,（从大肠杆菌来）,T,4,DNA,连接酶,（从,T,4,噬菌体来）,（,2,）作用部位：,磷酸二酯键,（,3,）作用：,将双链,DNA,片段“缝合”起来，,恢复,被限制酶切开的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,。,E.coli,DNA,连接酶,只能将双链,DNA,片段互补的,黏性末端,之间连接起来。,T,4,DNA,连接酶,既可以“缝合”双链,DNA,片段互补的,黏性末端,，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,。,2、DNA连接酶“分子缝合针”（1）种类：根据酶的来源不,12,人教版生物选修三1,13,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,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，Ecoli D,14,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,T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效,15,（,4,）比较：,DNA,连接酶、,DNA,聚合酶、,RNA,聚合酶,DNA,连接酶,DNA,聚合酶,RNA,聚合酶,不同点,连接,DNA,片段，将,DNA,双,链的,两个缺口同时连接,起来,连接游离的脱氧核苷酸，,将,单个脱氧核苷酸,连接成,一条,互补的,DNA,链,连接游离的核糖核苷酸，将其连接成,RNA,不需要模板,需要模板,需要模板,相,同,点,化学本质：,_,；,具有酶的基本特点：,_,_,、,_,、,_,都能形成,_,键；,蛋白质,高效性、专一性、需要适宜的条件,磷酸二酯,限制酶,DNA,解旋酶,区别,切割,特定的核苷酸序列的,磷酸二酯键,将,DNA,两条链的,氢键,打开形成两条单链,限制性内切酶与,DNA,解旋酶,（4）比较：DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶DNA,16,3,、基因进入受体细胞的,载体,-,“,分子运输车”,（,1,）载体的作用：,将,外源基因转移,到受体细胞中去。,利用载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。,（,2,）载体必须具备的条件：,能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；,具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接；,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）,对受体细胞无害,（,3,）常用的载体有：质粒，,噬菌体的衍生物，动植物病毒等,3、基因进入受体细胞的载体-“分子运输车”（1）载体,17,常用的载体：质粒,（,1,）裸露的、结构简单、独立于细菌拟核,DNA,之外，并具有自我复制能力的小型双链环状,DNA,分子,（,2,）具有一个或多个限制酶切割位点，供外源,DNA,片段（基因）插入,（,3,）携带外源,DNA,片段在受体细胞中自我复制，或整合到染色体,DNA,上，随染色体,DNA,同步复制,（,4,）具有标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，供重组,DNA,的鉴定和选择,（,5,）用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。,常用的载体：质粒（1）裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA,18,注意：,必修二教材说法：,1,、运载体,2,、常用运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒等。,3,、质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状,DNA,分子。,注意：,19,有关基因工程概念的理解正确的是,A,操作对象是脱氧核苷酸,B,对,DNA,进行改造只能在细胞内完成,C,打破远缘杂交不育的障碍,D,不能定向改造生物的遗传性状,C,下列有关基因工程技术的叙述,正确的是（）,A.,重组,DNA,技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体,B.,所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列,C.,选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快,D.,只要目的基因进入受体细胞就能实现表达,C,有关基因工程概念的理解正确的是C下列有关基因工程技术的叙述,20,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的,DNA,片段，需使用（）,同种限制酶,B.,两种限制酶,同种连接酶,D.,两种连接酶,基因工程常用的受体细胞有（）,（,1,）大肠杆菌 （,2,）枯草杆菌,（,3,）支原体 （,4,）动植物细胞,A.,（,3,）（,4,）,B.,（,1,）（,2,）（,4,）,C.,（,2,）（,3,）（,4,）,D.,（,1,）（,2,）（,3,）,A,B,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（,21,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，但微生物中很少,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,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,下列关于限制酶的说法正确的是（）B不属于质粒被选为基因运载,22,据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）,A.,限制性内切酶可以切断,a,处，,DNA,连接酶可以连接,a,处,B.DNA,聚合酶可以连接,a,处,C.,解旋酶可以使,b,处解开,D.,连接,C,处的酶可以为,DNA,连接酶,D,据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）D,23,下列关于,DNA,连接酶作用的叙述，正确的是,A.,将单个核苷酸加到某,DNA,片段末端，形成磷酸二酯键,B.,将断开的两个,DNA,片段的骨架连接起来，重新形成磷酸,二酯键,C.,连接两条,DNA,链上碱基之间的氢键,D.,只能将双链,DNA,片段互补的黏性末端之间连接起来，,而不能将双链,DNA,片段平末端之间进行连接,B,B,24,A,、,BamHI,和,EcoRI,；末端互补序列,AATT,B,、,BamHI,和,Hind,；末端互补序列,GATC,C,、,EcoRI,和,Hind,；末端互补序列,AATT,D,、,BamHI,和,BglII,；末端互补序列,GATC,限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割,DNA,分子上,特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶,BamHI,，,EcoRI,，,Hind,以及,Bgl,的辨识序列。箭头表示,每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶,所切割出来的,DNA,片段末端可以互补黏合？其正确,的末端互补序列为何？（）,D,A、BamHI和EcoRI；末端互补序列AATT 限,25,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,。,T,4,DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶或,E.coliDNA,连接酶,以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：（1）其中,26,基因的针线：,DNA,