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文档简介
专题一 基因工程,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,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,DNA 重组技术的基本工具,本节知识内容,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,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。,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,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?,限制酶,什么叫黏性末端?,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。,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。(回文序列) 图1-1 限制酶识别序列的中心轴线,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类: 2、作用部位:,两类,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。,T,磷酸二酯键,A,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连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到,称为T4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,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,那么,二者的差别主要表现在什么地方呢?,(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连接酶不需要模板。,Ecoli DNA连接酶与T4 DNA连接酶的区别: Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4 DNA连接酶既可以连接黏性末端。又可以连接平末端,但连接平末端之间的效率比较低。,三、 “分子运输车”基因进入受体细胞的载体:,运载体必须同时满足四个要求:能与目的基因结合(含有与目的基因相同的限制酶切位点);能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达(自我复制或是整合到染色体DNA上,随染色体DNA同步复制);对受体细胞无害;含有特
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