D选基因工程基本工具

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,*,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.,专题一：,基因工程,基因工程的产物：,多彩小鱼,转基因小鼠,转基因小猪,蓝色妖姬,黑籽番茄,转基因金大米,基因工程的应用：,2005,年全世界约有糖尿病患者,1.8,亿,我国约,6000,万。,治疗糖尿病特效药,胰岛素。,每,100kg,猪或牛的胰腺中仅可提取,4,5g,。,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。,DNA(,基因,),mRNA,蛋白质,(,性状,),转录,翻译,思考：基因的表达过程,与密码子的哪一特性有关？,密码子在生物界是,的！,通用,基因工程的概念：,基因工程，又叫,DNA,重组,技术。通俗的说，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,地改造生物的遗传特性,。,基因工程别称,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,DNA,重组技术,生物体外,基因,DNA,分子水平,剪切,拼接,导入,表达,？,工具,1.1 DNA,重组技术的基本工具,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。,普通棉花抗虫棉,想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些,关键工作,？,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花,(,无抗虫特性,),提取,抗虫基因,通过,运载体,导入,转基因棉花含,抗虫基因,转基因棉花有,抗虫特性,苏云金芽孢杆菌,转基因棉花产生伴胞晶体,思考：在以上过程中关键步骤是什么？,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,导入,棉花细胞,“,分子手术刀”,限制性核酸内切酶,“,分子缝合针”,DNA,连接酶,“,分子运输车”,载体,一、限制性核酸内切酶,“,分子手术刀”,1,来源：,限制性核酸内切酶，又称限制酶,主要从,原核生物,中分离纯化。,2,作用特点：,识别特定核苷酸序列,，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,。,（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）,3,作用结果：,使目的基因两端和运载体产生,黏性末端,或,平末端,。,思考：限制酶在原核生物细胞中的作用？,1.,种类与命名,现在已经从,约,约,300,种微生物中,分,分离出了约,4000,种限制性内,切,切酶,(,限制酶,),。,粘质沙雷氏,杆,杆菌,（,Serratia marcesens,）,Sma,大肠杆菌,（,Escherichia coli R,）,EcoR,命名方法,1.,作用特点,断开磷酸二,酯,酯键,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,神 图,!,1.,限制酶作用,特,特点,断开磷酸二,酯,酯键,限制酶,DNA,解旋酶,区别,限制性内切,酶,酶与,DNA,解旋酶的区,别,别,切割特定的,核,核苷酸序列,的,的磷酸二酯键,将,DNA,两条链的氢键打开形成两条单,链,链,限制酶,DNA,水解酶,区别,限制性内切,酶,酶与,DNA,水解酶的区,别,别,切割特定核苷酸,序,序列的磷酸二酯,键,键，形成,DNA,的片段,.,切割,DNA,的所有磷酸二酯键,，,，形成单个,的,的脱氧核苷,酸,酸,1.,作用特点,断开磷酸二,酯,酯键,限制酶的识,别,别序列,回文序列,回文序列：,在切割部位,，,，一条链正,向,向读的碱基,顺,顺序与另一,条,条链反向读,的,的顺序完全,一,一致。,1.,作用特点,断开磷酸二,酯,酯键,EcoR,黏性末端,黏性末端,1.,作用特点,断开磷酸二,酯,酯键,Sma,平末端,平,平末端,二、“分子,缝,缝合针”,DNA,连接酶,1,种类：,Ecoli DNA,连接酶 （分离自大肠杆菌）,T4 DNA,连接酶 （分离自,T,4,噬菌体）,2,作用：,恢复,被限制酶切开的两个核苷酸之间,的,磷酸二酯键,。,3,作用原理：,催化磷酸二,酯,酯键形成,1.Ecoli DNA,连接酶或,T,4,DNA,连接酶,恢复被限制酶切,开,开的两个核,苷,苷酸之间的磷酸二酯键,2,、,T,4,DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶可以连接黏性末端，,还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但连,接,接平末端效,率,率较低,T,4,DNA,连接酶,3.,连接酶类型,总,总结,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,只连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率低),相同点,差别,连接与聚合,酶,酶,4.,比较：,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,区别1,区别2,相同点,将单个核苷酸连接到已有,的,的核酸片段,上,上，形成磷,酸,酸二酯键,形成磷酸二酯键,在两个,DNA,片段之间形成磷酸二,酯,酯键,以一条,DNA,链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二,酯,酯键连接成一条,互,互补的,DNA,链,将,DNA,双链上的两个缺口同,时,时连接起来，不需模板,三、“分子,运,运输车”,目的基因进,入,入受体细胞,的,的载体,载体需要,的,的条件：,有,1,多个限制酶,切,切点,对受体细,胞,胞无害,导入基因,能在受体细,胞,胞中复制、,表,表达,有某些标记,基,基因，便于,鉴,鉴定、选择,常用运载,体,体：,细菌的质,粒,粒,噬菌体衍生,物,物或某些动植,物,物病毒,3.,效果：,（,1,）携外源,DNA,片段的质粒,在,在受体细胞,中,中自我复制,（,2,）整合到染,色,色体,DNA,上，同步复,制,制,注：天然质,粒,粒经过人工,改,改造后，才,能,能被用作载,体,体。,假如目的,基,基因导入受,体,体细胞后不,能,能复制或不,能,能转录，转,基,基因生物能,有,有预想的效,果,果吗？,作为分子,运,运输车,载体，如果,没,没有切割位,点,点将会怎样,？,？,霍乱菌的,质,质粒多个限,制,制酶切点，,你,你会用它来,做,做分子运输,车,车吗？,目的基因,有,有没有进入,受,受体细胞，,如,如何去发现,？,？,常用的载体,：,：质粒,能复制并带,着,着插入的目,的,的基因一起,复,复制,有限制酶的,切,切割位点,有标记基因的存在，可,用,用含氨苄青,霉,霉素的培养,基,基鉴定、选择,总结：,3,种工具,1,、限制性内,切,切酶：,来源、作用,、,、结果,2,、,DNA,连接酶：,种类、来源,、,、作用,3,、载,体,体：,种类、必要,条,条件,课堂练习：,在基因工程,中,中，切割运,载,载体和含有,目的基因的,DNA,片段，需使,用,用（,）,）,A.,同种限制酶,B.,两种限制酶,C.,同种连接酶,D.,两种连接酶,A,课堂练习：,2.,不属于质粒,被,被选为基因,运,运载体的,理由是（,）,）,A,、能复制,B,、有多个限,制,制酶切点,C,、具有标记,基,基因,D,、它是环状,DNA,D,课堂练习：,3.,以下说法正,确,确的是,（,（,）,）,A,、所有的限,制,制酶只能识,别,别一种特定,的,的,核苷酸序列,B,、质粒是基,因,因工程中唯,一,一的运载体,C,、运载体必,须,须具备的条,件,件之一是：,具,具有多个,限制酶切点,，,，以便与外,源,源基因连接,D,、基因控制,的,的性状都能,在,在后代表现,出,出来,C,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,达尔文提出生物进化论,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定,律,律,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,摩尔根证明基因在染色,体,体上，并,提,提出基因的连锁互换定,律,律。,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,艾弗里证明,DNA,是主要遗传,物,物质，,DNA,可,从一种生物,个,个体转移到另一种生,物,物个体。,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,沃森、克里克提出,DNA,的双螺旋结构模型。,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,梅塞尔松、斯塔尔证明,DNA,的半保留复制,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,克里克等提出中心法则,DNA,RNA,蛋白质,转录,翻译,逆转录,复制,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,早期基础理,论,论,1963,年尼伦伯格和马太破译编码氨,基,基酸的,遗传密码，,1966,年霍拉纳用实验加以,证,证明。,科技探索之,路,路：,基础理论和,技,技术发展催,生,生了基因工,程,程,1),基因转移载,体,体的发现,2),工具酶的发,现,现,3)DNA,合成和测序,技,技术的发明,4)DNA,体外重组的,实,实现,5),重组,DNA,表达实验的,成,成功,6),第一例转基,因,因动物问世,7)PCR,技术的发明,演讲完毕，,谢,谢谢观看！,