选修三基因工程的基本工具课件

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,*,ppt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,*,ppt课件,*,愿同学们在新的一年里，,健康快乐像马猴，,无忧无虑比猿猴，聪明伶俐胜孙猴！好事多如猴毛，成绩猴顺猴顺滴！,愿同学们在新的一年里，健康快乐像马猴，无忧无虑比猿猴，聪明伶,选修,3,生态工程,生物技术的安全性,和伦理问题,胚胎工程,细胞工程,基因工程,现代生物科技,专题,选修3 生态工程生物技术的安全性胚胎工程细胞工程基因工程现代,专题一基因工程,专题一基因工程,专题,1.,基因工程,基因工程的概念,1.1,基因工程的基本工具,1.2,基因工程的基本操作程序,基因工程的发展史,1.3,基因工程的应用,1.4,蛋白质工程的崛起,专题1.基因工程 基因工程的概念1.1 基因工程的基本工具1,基因工程的概念,基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外,DNA,重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在,DNA,分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做,DNA,重组技术,或,基因拼接技术,。,基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严,基因工程名称,基因拼接技术或,DNA,重组技术,实质,:,基因重组,操作环境,生物体外,操作对象,基因,操作水平,DNA,分子水平,基本过程,“,剪切”“拼接”“导入”“表达”,结果,人类需要的基因产物,基因工程的概念,这种技术是在生物体外，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。,基因工程名称基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作,为什么能把一种生物的基因,“,嫁接,”,到另一种生物上并成功表达？,？,即：（,1,）不同生物,DNA,分子的基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。,（,2,）生物界共用一套遗传密码。,为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上并,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,),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,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,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,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,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,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：基因,一、限制性核酸内切酶,“,分子手术刀”,分 布：,主要从原核生物中分离纯化得到,作用特点：,特异性，即识别,双链,DNA,分子的,特定核苷酸序列，切割特定切点,切 点：,每一条链中,特定部位的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,种 类：,约,4000,种,举 例：,Eco,RI,限制酶能识别,GAATTC,序列，,并在,G,和,A,之间切开,结 果：,形成两种末端,黏性末端,平末端,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”分 布：,限制酶所识别的序列有什么特点,限制酶所识别的序列，无论是,6,个碱基还是,4,个碱基，都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。,限制酶所识别的序列有什么特点 限制酶所识别的序列，无论是6个,限制性内切酶,限制酶,限制性内切酶限制酶,1.,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，,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。,1.什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的中心轴线两侧,DNA,被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个,DNA,具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。,DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一,2.,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,。,2.什么叫平末端？当限制酶从识别序列的中心轴线处切,限制酶的识别序列：,中轴线两侧的双链,DNA,上的碱基是,反向对称、重复排列,的,限制酶的识别序列：中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称、,要想获得目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。,要把,目的基因插入运载体的前提是什么,必须用,同一种限制酶来切割目的基因和运载体。,思考,?,要想获得目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平,模型构建1,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,练习使用,EcoRI,剪切目的基因,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,目的基因,黏性末端,模型构建1CTTCATG,3.,限制酶在原核生物中的作用,原核生物容易受到自然界外源,DNA,的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，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。,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。,3.限制酶在原核生物中的作用 原核生物容易受到自然界外源DN,二、,DNA,连接酶,“,分子缝合针”,1.,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,T,4,连接酶,。,2.,这两种连接酶催化反应基本相同，,都是连接双链,DNA,的缺口，,而不能连接单链,DNA,。,3.Ecoli,连接酶只能连接黏性末端；,T,4,连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。,二、DNA连接酶“分子缝合针”1.连接酶有两种：,DNA,连接酶,“,分子缝合针”,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶一样吗？为什么？,DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶与DNA聚合酶一样,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，Eco,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,模型构建2,使用,DNA,连接酶制作重组,DNA,分子,甲片段,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,乙片段,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,重组,DNA,分子,Recombinant DNA,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCA,答：,不是一回事。（在相邻核苷酸的,3,位碳原子上的羟基与,5,位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成）,（,1,）,DNA,聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的,3,末端,的羟基上，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。,（,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。,此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,答：不是一回事。（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原,比较项目,DNA,连接酶,DNA,聚合酶,相同点,作用实质相同，都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键,不同点,是否需要模板,不需要,需要,接,DNA,链,双链,单链,作用过程,在两个,DNA,片段间形成磷酸二酯键,将单个核苷酸加到已存在的,DNA,单链片段上，形成磷酸二酯键,作用结果,将已存在的,DNA,片段连接,合成新的,DNA,分子,用途,基因工程,DNA,复制,比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质相同，都是催化,三、基因的载体,“,分子运输车”,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。,1.,载体的作用：,将外源基因转移到受体细胞中去。,利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。,3.,常用的载体有：,质粒，,噬菌体的衍生物，动植物病毒等,三、基因的载体“分子运输车”2.载体必须具备的条件：1.,质粒,质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状,DNA,分子，大小只有普通细菌拟核,DNA,的百分之一。,要对天然质粒进行人工改造,质粒 质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点有标记基因的存在,