第1节-DNA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,*,选修3：,现代生物科技专题,基因工程,细胞工程,胚胎工程,生态工程,生物技术安全性和伦理,选修3：现代生物科技专题基因工程,1,专题1 基因工程,专题1 基因工程,2,抗虫害的玉米,转鱼抗寒基因的番茄,基因工程的产品,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,抗虫害的玉米转鱼抗寒基因的番茄基因工程的产品转黄瓜抗青枯病基,3,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转基因鲑鱼,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转基因鲑鱼,4,S 苏云金杆菌,C 伴胞晶体,抗虫棉花,S 苏云金杆菌抗虫棉花,5,基因：具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。,基因是可分的,调节基因,无翻译产物基因,结构基因,基因：具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。基,6,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，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。,基因工程的别名,基因拼接技术或DNA重组技术,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,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,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，,7,证明DNA是生物的遗传物质,DNA结构的确定,DNA复制、转录、翻译过程的发现（中心法则的确立）,遗传密码的破译,体外DNA重组和转基因得以实现的理论基础是什么呢？,DNA是所有细胞生物的遗传物质,所有生物的DNA的结构基本相同，复制、转录、翻译的过程相同。,各种生物共用一套遗传密码,证明DNA是生物的遗传物质体外DNA重组和转基因得以实现的理,8,基因转移载体的发现,工具酶的发明,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,体外DNA重组,和,转基因,得以实现的技术基础是什么呢？,体外DNA重组和转基因得以实现的技术基础是什么呢？,9,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,10,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,11,1.1 DNA重组技术的基本工具,限制性核酸内切酶“分子手术刀”,DNA连接酶“分子缝合针”,基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,1.1 DNA重组技术的基本工具 限制性核酸内切酶“分,12,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,简称：,限制酶,分布：,主要在原核生物中,作用：,识别,双链DNA分子特定核苷酸序列，,切割,特定的位点的,磷酸二酯键,。,举例：,Eco,RI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”简称：限制酶,13,C T T A,A,G,G,A,A T T C,C T T A,A,G,G,A,A T T C,目的基因,限制性内切酶,黏性末端,C T T A AGGA A T T C C T T A A,14,黏性末端和平末端,黏性末端和平末端,15,不同的限制酶切割后可以形成不同的,黏性末端,不同的限制酶切割后可以形成不同的黏性末端,16,有关限制酶的几个问题,主要是从哪类生物的细胞中分离纯化出来的？为什么这些生物中存在限制酶？,主要存在于原核生物的细胞中。,原核生物经常受到外源DNA的入侵，是一种防御机制。,为什么限制性内切酶不切自己的DNA呢？,细菌如果含有某种限制酶，其DNA分子中就不具备这种限制酶识别切割的序列。,限制性核酸内切酶的化学本质是什么？,蛋白质,目前已经分离出多少种酶？,从300种不同的微生物中分离出约4000种,有关限制酶的几个问题主要是从哪类生物的细胞中分离纯化出来的？,17,限制酶在原核生物中有什么作用?,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，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。,限制酶在原核生物中有什么作用? 原核生物容易受到,18,C T T A,A,G,G,A,A T T C,C T T A,A,G,G,A,A T T C,目的基因,限制性内切酶,C T T A,A,G,G,A,A T T C,同种,限制性内切酶,二、DNA连接酶“分子缝合针”,C T T A AGGA A T T C C T T A A,19,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,有相同的黏性末端,具有相同黏性末端的DNA是否可以重新连接起来？用什么工具连接？,DNA连接酶“分子缝合针”,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？有,20,C T T A,A,G,G,A,A T T C,C T T A,A,G,G,A,A T T C,目的基因,C T T A,A,G,G,A,A T T C,C T T A,A,G,G,A,A T T C,DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？,C T T A AGGA A T T C C T T A A,21,DNA连接酶,DNA聚合酶,连接DNA链,双链,单链,连接部位,在两DNA片段之间形成磷酸二酯键,将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键,DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链双链单链连接部位在两DN,22,DNA连接酶有两种：,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。,DNA连接酶有两种：,23,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。,基因进入受体细胞的载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的,24,三、基因进入受体细胞的的载体 “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。,利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。,三、基因进入受体细胞的的载体,25,基因的运输工具运载体,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。,基因的运输工具运载体能复制并带着插入的目的基因一起复制有,26,2、载体必须具备的条件：,1）、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；,2）、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；,3）、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 ）,4）、对受体细胞无害,2、载体必须具备的条件：,27,标记基因的作用,目的基因,标记基因（抗青霉素）,重组DNA,标记基因的作用目的基因标记基因（抗青霉素）重组DNA,28,青霉素,加入青霉素的,选择培养基,青霉素加入青霉素的,29,三、基因的载体“分子运输车”,3、常用的载体：,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”3、常用的载体：,30,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,AATTGCCTTAAG,31,例如：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,),例如：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏,32,DNA聚合酶,DNA连接酶,DNA聚合酶DNA连接酶,33,