《DNA重组技术的基本工具》课件(新人教版选修3)

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,基因工程专题1,1,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,思考,：,转基因技术,实现了,一种生物,的某些,性状,在,另一种生物,中,表达,。,这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？,密码子在生物界是的！,DNA(基因)mRNA 蛋白质(性状),转录,翻译,通用,每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年,2,基因工程的产物,基因工程的产物,3,什么叫基因工程？,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,。,基因工程的概念,什么叫基因工程？基因工程是指按照人们的愿望，,4,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,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。,5,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,在以上过程中关键步骤或难点是什么？,普通棉花,(,无抗虫特性,),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,通过运载体导入,转基因棉花含,抗虫基因,转基因棉花产生,伴胞晶体,转基因棉花有,抗虫特性,基因工程培育抗虫棉的简要过程：在以上过程中关键步骤或难点是什,6,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,与棉花DNA“缝合”,关键步骤三：,抗虫基因,进入棉花细胞,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,7,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,“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,1.1、DNA重组技术的基本工具,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”限,8,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,1.,主要来源：,种类与命名：,作用特点：,4.,限制酶识别序列,5.,作用结果：,识别双链DNA分子的某种,特定,核苷酸序列，并且使每条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,主要从原核生物中分离纯化,产生黏性末端或平末端,Go on,大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”1.主要来源：,9,寻根问底,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,原核生物易受自然界外源DNA的入侵,，但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。,Go back,寻根问底你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,10,种类与命名：,现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。,E,co,R,S,ma,粘质沙雷氏杆菌,（,Serratia,marcesens,）,大肠杆菌,（,Escherichia,coli,R,）,Go back,练习：流感嗜血杆菌的d菌株(Haemophilus influenzae d)中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:,Hin,d、,Hin,d和,Hin,d,种类与命名：现在已经从约300种微生物中分,11,磷酸二酯键,T,1,2,3,4,5,A,1,2,3,4,5,H,H,H,H,HO,T,1,2,3,4,5,A,1,2,3,4,5,H,H,H,H,O,H,2,O,+,磷酸二酯键 T12345 A12345HHHHHO T,12,O,O,13,限制酶,DNA解旋酶,区别,限制性内切酶与DNA解旋酶的区别,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,限制酶,DNA水解酶,区别,限制性内切酶与DNA水解酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的DNA.,切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。,Go back,限制酶DNA解旋酶区别限制性内切酶与DNA解旋酶的区别切割特,14,限制酶的识别序列：,能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有,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,。,Go back,限制酶的识别序列：能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有,15,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,EcoR黏性末端黏性末端Go back,16,EcoR,黏性末端,黏性末端,重复演示,Go back,EcoR黏性末端黏性末端重复演示Go back,17,什么叫黏性末端？,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,，它们之间正好,互补配对,，这样的切口叫,黏性末端,。,什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链,18,Sma,平末端平末端,Sma平末端平末端,19,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。,思考?,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,20,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,EcoR,G,AATTC,CTTAA,G,G,AATTC,CTTAA,G,不同来源的DNA片段混合,将不同种来源的DNA片段连接起来,生物A基因片段,生物B基因片段,GAATTC,CTTAAG,酶切,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,同一种,GAATTCGAATTCEcoRGAA,21,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,区别1,区别2,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,连接到已有的核酸片段上，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,2)以,一条DNA链为模板,，,将,单个核苷酸,通过磷酸二酯键,连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的,两个缺口同时连接,起来，,不需要模板,DNA聚合酶DNA连接酶相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚,22,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,23,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,24,二、“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,二、“分子缝合针”DNA连接酶作用:,25,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,类型：类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能,26,三、“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,噬菌体衍生物,或某些动植物病毒,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？,三、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体载体需要的条,27,常用的载体：质粒,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，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,常用的载体：质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点,28,DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),29,思考与探究 P7（2）,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,通过长期的进化，细菌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。,思考与探究 P7（2）为什么限制酶不剪切细菌本身的DN,30,3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？,提示：,基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核染色体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？,不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：,思考与探究 P7,3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示,31,1）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。,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,32,4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？,迄今为止，所发现的DNA连接酶都,不具有,连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。,思考与探究 P7,4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？迄今为,33,1,.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,A,课堂练习,1.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使,34,2.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,课堂练习,2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是D课堂练习,35,3.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、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,课堂练习,3.以下说法正确的是,36,下课了!,再 见,下课了!再 见,3