生物：11《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,*,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转鱼抗寒基因的番茄,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转鱼抗寒基因的番茄,1,转基因抗虫棉,抗虫棉,普通棉,转基因抗虫棉抗虫棉普通棉,2,DNA重组技术的基本工具,DNA重组技术的基本工具,3,基因工程的概念,基因工程又叫做,基因拼接技术,或,DNA重组技术,。通俗地说，就是按照人们的意愿，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。,基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通,4,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,实质,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,基因重组,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实质结果基因拼,5,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,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,7,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,8,DNA 重组技术的基本工具,1 DNA重组技术的基本工具,专题一 基因工程,“分子手术刀”,限制酶,“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,DNA 重组技术的基本工具1 DNA重组技术的基本工具,9,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，故名限制性核酸内切酶。,约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,黏性末端,平末端,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,10,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？,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别G,11,限制酶,什么叫黏性末端？,限制酶什么叫黏性末端？,12,什么叫黏性末端？,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,。,什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链,13,什么叫平末端？,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,。,什么叫平末端？当限制酶从识别序列的中心轴线处,14,生物：11DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),15,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。,图1-1 限制酶识别序列的中心轴线,限制酶所识别的序列有什么特点？,16,二、“分子缝合针”DNA连接酶,1、种类：,2、作用部位：,两类,Ecoli DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,磷酸二酯键,DNA连接酶,可把黏性末端,之间的缝隙,“,缝合,”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,二、“分子缝合针”DNA连接酶1、种类：两类Ec,17,生物：11DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),18,T,磷酸二酯键,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,T磷酸二酯键1234512345 A,19,生物：11DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),20,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为Ecoli DNA连接酶。另一种是从T,4,噬菌体中分离得到，称为T,4,DNA连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（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），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,21,（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上，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，不是在单个核苷酸与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。,（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上,22,三、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体：,三、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体：,23,生物：11DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),24,生物：11DNA重组技术的基本工具课件(新人教版选修3),25,练习答案,练习答案,26,2,和,7,能连接形成ACGT,TGCA；,4,和,8,能连接形成GAATTC,CTTAAG；,3,和,6,能连接形成GCGC,CGCG；,1,和,5,能连接形成CTGCAG,GACGTC,。,2和7能连接形成ACGT,27,迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，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,迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提,28,基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体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？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。,（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。,（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DNA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。,基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmi,29,课本知识回顾,基因工程又叫做,或,。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种,提取出来，加,以,，然后放到另一种生物的细胞里，,改造生物的遗传性状。,基因拼接技术,DNA重组技术,基因,修饰改造,定向地,课本知识回顾 基因工程又叫做,30,DNA 重组技术的基本工具,“分子手术刀”,“分子缝合针”,“分子运输车”,限制酶,DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,DNA 重组技术的基本工具“分子手术刀”“分子缝合针”,31,限制性核酸内切酶,主要是从 的一种酶。,识别双链DNA 分子的某种 ，并且使每一条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的 断开。,形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,平末端,限制性核酸内切酶主要是从,32,二、“分子缝合针”DNA连接酶,1、种类：,2、作用部位：,两类,Ecoli DNA连接酶,T,4,DNA连接酶,磷酸二酯键,二、“分子缝合针”DNA连接酶1、种类：两类Ec,33,基因进入受体细胞的载体,通常有三种:,在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在 基础上进行过,的,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,基因进入受体细胞的载体通常有三种:质粒噬菌体衍生物动植物病,34,