《基因工程基本工具》PPT课件.ppt

1.1DNA重组技术的基本工具 基因工程的概念基因工程的概念 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 基因工程 名称 基因拼接技术或DNA重组技术 实质实质: :基因重组基因重组 操作环境生物体外 操作对象基因 操作水平DNA分子水平 基本过程“剪切”“拼接”“导入”“表达” 结果人类需要的基因产物 基因工程的概念 这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切” 和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体 细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人 类所需要的基因产物。 基因工程概念基因工程概念 又叫做DNA重组技术。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。 特点： 与诱变育种相比，其特点是_。 在_水平上进行操作。 是否属于可遗传的变异？ 定向改造生物性状 分子 基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程： 普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) ) 苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌 提取提取 抗虫基因抗虫基因 与与运载体运载体DNADNA拼接拼接 导入导入 棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) ) 棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) ) 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？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关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内细胞内提取出来提取出来 关键步骤二：关键步骤二： 抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体DNADNA连接连接 关键步骤三：关键步骤三： 抗虫基因抗虫基因导入受体导入受体( (棉花棉花) )细胞细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？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：关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具：关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：关键步骤三的工具： 基因的基因的剪刀剪刀限制酶限制酶 基因的基因的针线针线DNADNA连接酶连接酶 基因的基因的运载工具运载工具运载体运载体 DNA 重组技术的基本工具 “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 识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸 序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位的两的两 个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。 主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一 种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADNA切断切断，由于这种，由于这种 切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。 40004000种。种。 1 1、来源：、来源： 2 2、种类：、种类： 3 3、作用：、作用： 4 4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端 一、一、 “ “分子手术刀分子手术刀” ” 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 黏性末端 平末端 T 磷 酸 二 酯 键 1 23 4 5 1 2 3 4 5 A 大肠杆菌大肠杆菌( (E.coliE.coli) )的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别 GAATTCGAATTC序列序列，并在，并在GG和和A A之间切开。之间切开。 限制酶限制酶 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 限制限制 酶酶 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条单链的切口两条单链的切口 ，带有几个，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好 互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。 什么叫平末端？什么叫平末端？ 当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处从识别序列的中心轴线处 切开时，切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是两条单链的切口，是 平整的，这样的切口叫平整的，这样的切口叫平末端平末端。 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。 限制酶识别序列的中心轴线 类型 EcoliDNA 连接酶 T4DNA连接酶 来源 功能 大肠杆菌 T4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 二二“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶 二、二、 “ “分子缝合针分子缝合针” ” DNA DNA连接酶连接酶 1、种类： 2、作用部位： 两类 Ecoli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 磷酸二酯键 DNADNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“ “ 缝合缝合” ”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起起来，即把梯子两边扶手的断口连接起 来，这样一个重组的来，这样一个重组的DNADNA分子就形成了。分子就形成了。 G CTT A AG C TTAA DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？ 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 1、通常以质粒作为载体 质粒细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。 裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我 复制能力 氨苄青霉素 抗性基因 质粒 拟核 大肠杆菌细胞 目的基因插入位点 复制原点 三、三、 “ “分子运输车分子运输车” ” 基因进入受体细胞的载体：基因进入受体细胞的载体： 质粒 载体应具备的四个条件 (1)能在宿主细胞内稳定保存并自我复制 。 (2)有一个至多个限制酶切点，以便与外源基 因连接 (3)具有某些标记基因，以便进行筛选 （4）结构简单,独立于细菌外的DNA 目前常用 的两类运 载体 1.细菌的质粒，它是细菌染色体 DNA以外的小型环状DNA(一般 有1-200kb，kb为千碱基对)， 有的细菌只有一个，有的细菌有 多个 2.噬菌体和某些病毒的DNA。 以 质 粒 为 载 体 的 DN A 克 隆 过 程 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 T4 DNA连接酶 运载 工具 具备的 条件 结构简单,大小适中 能在宿主细胞中自 我复制并稳定存在 具一个至多个限制酶切位点 具标记基因 质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒 1. 1.以下说法正确的是以下说法正确的是 （ ） A A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列酸序列 B B、质粒是基因工程中唯一的运载体质粒是基因工程中唯一的运载体 C C、运载体必须具备的条件之一是：具有多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个限制酶切点，以便与外源基因连接 D D、DNADNA连接酶使黏性末段的碱基之间形连接酶使黏性末段的碱基之间形 成氢键成氢键 C C 练习练习 2. 2.不属于质粒被选为基因运载体的理由不属于质粒被选为基因运载体的理由 是是 A A、能复制能复制 B B、有、有多个限制酶切点多个限制酶切点 C C、具有标记基因具有标记基因 D D、它是环状它是环状DNADNA D D 3.3. 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素 的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标 记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得 出相应的实验结论。出相应的实验结论。 对照组： 不添加抗 生素 实验组1： 添加一定 浓度的四 环素 实验组2： 添加一定 浓度的氨 苄青霉素 实验组3： 添加一定 浓度的四 环素和氨 苄青霉素 对照 组 实