DNA重组技术的基本工具

1、合作探究系列课件,1.1DNA重组技术的基本工具,专题1 基因工程 专题2 细胞工程 专题3 胚胎工程 专题4 生物技术的安全性和伦理问题 专题5 生态工程,专题1 基因工程,性状是基因特异性表达的结果,以上几种生物各自的特定性状是什么的结果,人类能不能改造基因，使本身没有某个性状的生物具有某个性状,能，通过基因工程定向改造生物的新技术,什么叫基因工程,基因工程，又叫DNA重组技术。是指按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行严格的设计，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,知识回顾,基因工程的概念,DNA重组技术,生物体外,

2、基因,DNA分子水平,人类需要的新生物类型和产品,剪切,拼接,导入,表达,20世纪中叶，基础理论取得了重大突破,1)DNA是遗传物质的证明（1944年） 2)DNA双螺旋结构和中心法则的确立（1953） 3)遗传密码的破译（1963,科技探索之路,技术发明使基因工程的实施成为可能,1)基因转移载体的发现（1967年） 2)工具酶的发现（1953年） 3)DNA合成和测序技术的发明（1977年） 4) DNA体外重组的实现（1972年） 5)重组DNA表达实验的成功（1973年） 6)第一例转基因动物问世（1980年） 7)PCR技术的发明（1988年,科技探索之路,1.1 DNA重组技术的基本

3、工具,基因工程培育抗虫棉的关键步骤,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,抗虫基因与载体“缝合,抗虫基因进入棉花细胞,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,抗虫基因与载体“缝合,抗虫基因进入棉花细胞,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,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）限制酶的全称是什么？ （2）目前，发现的限制酶共有多少种？ （3）限制酶主要从哪些生物中提取,DNA重组技术的基本工具,一）限制性核酸内切酶（限制酶）“分子手术刀,来源,主要从原核生物中分离纯化出来,种类,已从近300种微生物中分离出4000种限制酶,作用

4、,1.能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列 2.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,T,磷酸二酯键,A,一个脱氧核苷酸上第3位的羟基与下一个脱氧核苷酸上第5位的磷酸基团的羟基脱水缩合成酯键，该酯键称3,5磷酸二酯键,具有特异性。 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子,作用特点,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,限制酶的识别序列,一）限制性核酸内切酶“分子手术刀,黏性末端,黏性末端,大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,EcoRI限制酶的切割,Sma,Sma

5、I限制酶的切割,只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开,平末端,想一想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（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的,限制酶所识别序列的特点,用同一种限制酶切割不同的DNA分子产生的黏性末端相同吗？为什么,DNA分子甲,DNA分子乙,探究问题,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端,要切两个切口，产生四个黏性(平)末端,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢,会产生相同的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合

6、起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了,思考,G,连接酶连接磷酸二酯键,DNA连接酶的作用过程,二）“分子缝合针”DNA连接酶,二）“分子缝合针”DNA连接酶,是磷酸二酯键（扶手）不是氢键（梯子,作用部位,DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶,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）“分子缝合针”DNA连接酶,DNA的“分子缝合针,不同DNA分子的黏性末端配对后，怎样实现连接,DNA连接酶：将两条DNA链断口处连接起来,探究问题,DNA连接酶和DNA聚合酶是一回

7、事吗,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！能将外源基因送入受体细胞的工具就是载体,1、基因工程的载体被喻为,分子运输车,2、基因工程的载体种类,作为基因工程的载体需要怎样的条件呢,三)基因进入受体细胞的载体 “分子运输车,质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等,质粒,裸露的、结构简单的、独立于染色体或细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型双链环状DNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。,在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的,有标记基因的存在，可用

8、含氨苄青霉素的培养基鉴别,有切割位点,能复制并带着插入的目的基因一起复制,载体需要的条件： 有1个至多个限制酶切点 对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制、表达 有某些标记基因，便于筛选,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样,霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现,作为载体的必要条件,1.能自我复制 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 2.有一个至多个限制酶切位点 便于外源基因插入 3.有遗传标记基因 便于筛选含有目的基因的受体细胞； 4.对

9、受体细胞无害、易分离 安全、比较容易得到,课堂练习,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ） 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,2.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,D,3.以下说法正确的是 （ ） A .所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B .质粒是基因工程中唯一的运载体 C .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 D .基因控制的性状都能在后代表现出来,C,4、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,C,已知EcoR 酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,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记基因是什么？请设计实验、预期