基因工程技术的基本工具XX课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,基因工程技术的基本工具XX,*,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,*,基因工程技术的基本工具XX,*,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,*,基因工程技术的基本工具XX,*,专题1,基因工程,基因工程技术的基本工具XX,基因的内涵,基因是具有遗传效应的DNA片段,基因工程技术的基本工具XX,DNA分子的结构,磷酸二酯键,特点：,（1）两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构,（2）脱氧核糖和核酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架,（3）两条链上的碱基通过氢键连接排列在内测,基因工程技术的基本工具XX,原核细胞的基因结构(补充内容）,非编码区,非编码区,编码区,编码区上游,编码区下游,与RNA聚合酶结合位点,启动子,终止子,不编码蛋白质。,：编码蛋白质,连续不间断,编码区,非编码区,原核细胞的 基因结构,调控遗传信息表达,上,游有启动子，下游有终止子,启动子,基因工程技术的基本工具XX,真核细胞的基因结构（补充内容）,编码区,非编码区,非编码区,与RNA聚合酶,结合位点,内含子,外显子,启动子,终止子,编码区上游,编码区下游,真核细胞的 基因结构,编码区,非编码区,外显子：能编码蛋白质的序列,内含子：不能编码蛋白质的序列,：,有调控作用,上游有启动子，下游有终止子,非编码序列：,包括非编码区和内含子,基因工程技术的基本工具XX,基因工程的产物,转基因大肠杆菌,转基因小鼠,转基因烟草,基因工程技术的基本工具XX,基因工程,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,。,基因工程技术的基本工具XX,对基因工程概念的理解,基因重组,生物体外,基因/DNA,分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,克服了远缘杂交不亲和的障碍,定向改造生物性状,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,限制酶分布在哪里？有何特点？断开的是什么化学键？作用结果怎样？,磷酸二酯键,A,T,G,G,C,A,T,C,T,T,C,G,A,A,氢键,基因工程技术的基本工具XX,主要从原核生物中分离纯化出来,1、来源：,2、特点：,3、作用：,4、结果：,具有专一性,识别某种,特定的核苷酸序列,，使特定部位的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,切开,形成两种末端,黏性末端,平末端,切开磷酸二酯键,基因工程技术的基本工具XX,限制性内切酶,限制酶,EcoR,基因工程技术的基本工具XX,Sma,平末端平末端,基因工程技术的基本工具XX,G A A,T T C,C T T,A A G,中轴线,C T T,A A,G,A A,T T C,G,C C C,G G G,G G G,C C C,C C C,G G G,G G G,C C C,黏性末端,平末端,切割DNA分子时产生的两种不同末端,基因工程技术的基本工具XX,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。,基因工程技术的基本工具XX,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。,基因工程技术的基本工具XX,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。,基因工程技术的基本工具XX,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。,基因工程技术的基本工具XX,二、DNA连接酶“分子缝合针”,1、作用：,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,E.coliDNA连接酶：,连接黏性末端,T,4,DNA连接酶：,连接黏性末端和平末端,(效率较低),2、种类：,形成磷酸二酯键,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,三、基因进入受体细胞的运载体“分子运输车”,1、常用的运载体：,质粒、,噬菌体衍生物、动植物病毒等,质粒：主要存在于细菌等微生物体内。独立于拟核或染色 体DNA外的能进行自我复制的小型环状DNA分子,大肠杆菌及质粒载体结构模式图,基因工程技术的基本工具XX,基因工程技术的基本工具XX,运载体需具备的四个条件：,有一至多个不同的限制酶切点,，供外源DNA片段（基因）插入其中,具有某些,特殊的,标记基因,，,如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择,能在宿主细胞内复制并稳定地保存,注意：,在基因工程操作中，运载体都是天然的质粒或病毒经过人工改造的,基因工程技术的基本工具XX,小结,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,条件,能自我复制,具多个限制酶切位点,具标记基因等,质粒、,噬菌体衍生物、,动植物,病毒等,基因工程技术的基本工具XX,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,大,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,基因工程技术的基本工具XX,能在宿主细胞内复制并稳定地保存,有一至多个不同的限制酶切点,，供外源DNA片段（基因）插入其中,具有某些,特殊的,标记基因,，,如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择,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。,基因工程技术的基本工具XX,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,基因工程技术的基本工具XX,随堂练习：,1、关于限制酶的说法中，正确的是（）,A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列,B、EcoRI切割的是GA之间的氢键,C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA,D限制酶只存在于原核生物中,答案：C,基因工程技术的基本工具XX,2,.,（多选）,有关基因工程的叙述中，错误的是,A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种,B、重组DNA的形成在细胞内完成,C、目的基因须由运载体导入受体细胞,D、质粒都可作为运载体,答案：BD,基因工程技术的基本工具XX,3,、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,答案：D,基因工程技术的基本工具XX,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,11/17/2024,基因工程技术的基本工具XX,