高二生物 11 DNA重组技术的基本工具 课件

1、专题专题1 1 基因工程基因工程FuyuyizhongFuyuyizhong生物组生物组能产生人胰岛素的大肠杆菌能产生人胰岛素的大肠杆菌超级小鼠超级小鼠转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转基因鲑转基因鲑鱼鱼抗虫害的玉米抗虫害的玉米能发能发荧光荧光的热的热带斑带斑马鱼马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的普通热带斑马鱼是不发荧光的 基因工程概念基因工程概念 基因工程是指按照人们的意愿，进行严基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过格的设计，并通过体外体外DNADNA重组重组和和转基因转基因等等技术，赋予生物以新的技术，赋予生物以新的遗传特性遗传特性，从而创，从而创造出更符合人们需要的新的造出

2、更符合人们需要的新的生物类型生物类型和和生生物产品。物产品。 由于基因工程是在由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上进行设上进行设计和施工的，因此又叫做计和施工的，因此又叫做DNADNA重组技术。重组技术。定向改造生物啦！定向改造生物啦！基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基基 因因DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达人类需要的基因产物人类需要的基因产物 转入萤火虫发光基转入萤火虫发光基因的转基因烟草苗因的转基因烟草苗v家蚕能够吐出蚕丝为人

3、类利用家蚕能够吐出蚕丝为人类利用豆科植物的根瘤能够固豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮定空气中的氮为什么人的基因可以导入大肠杆菌内？为什么人的基因可以导入大肠杆菌内？为什么人的基因可以在大肠杆菌内表达？为什么人的基因可以在大肠杆菌内表达？ 基因工程基础：基因工程基础：（1 1）DNADNA的规则双螺旋结构是基因工程的物质的规则双螺旋结构是基因工程的物质 基础；基础；（2 2）不同生物共用一套密码子是理论基础；）不同生物共用一套密码子是理论基础；（3 3）运载体和工具酶的发现为基因工程提供了技）运载体和工具酶的发现为基因工程提供了技术基础。术基础。思考思考：DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工

4、具 准确切割准确切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”） DNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”） 基因转移工具（基因转移工具（“分子运输车分子运输车”）基因的大小以纳米计算，要对它进行基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：种工具：思考思考 在自然界中有一些生物的在自然界中有一些生物的DNA可能进入另可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？的实例？ 现今存在的生物为

5、什么没有在长期的进化现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？持一种稳定状态？ 怎样才能使外来的怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？失效从而保护自身？黏性末端黏性末端平末端平末端一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将特定的切割点上将DNADNA分子切断。目前已发现的限分子切断。目前已发现的限制酶有制酶有40004000多种。多种。EcoRGAATTCCTTAAG5533553355G GCTTAACTTAAAATTCAATTCG G333355粘

6、性末端粘性末端SmaCCCGGGGGGCCC5533335555CCCCCCGGGGGGGGGGGGCCCCCC333355平头末端平头末端限制性内切酶作用过程 限制酶切割限制酶切割DNA后形后形成的末端成的末端黏性末端、黏性末端、平末端是如何形成的？平末端是如何形成的？ G A A T T CC T T A A GGC T T A AA A T T C G基因的针线基因的针线DNADNA连接酶连接酶切断的切断的DNADNA片段要与受体细片段要与受体细胞的胞的DNADNA连接，你觉得可以连接，你觉得可以用什么酶？用什么酶？ 2、 DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针” 作用作用把两条把两条

7、DNA末端末端之间之间的缝隙的缝隙“缝缝合合”起来。起来。G A A T T C C T T A A G 即脱氧核糖、磷酸基之间的连接即脱氧核糖、磷酸基之间的连接 GP AP连接的部位：连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手）磷酸二酯键（梯子的扶手） 而不是氢键（梯子的踏板）而不是氢键（梯子的踏板）DNA连接酶的作用过程连接酶的作用过程DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有连接酶有何相同点和不同点？何相同点和不同点？DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链连接部位连接部位二者二者都是蛋白质，但组成和性质各不相同。都是蛋白质，但组成和性质各不相同。模板模板需要需要双链双链单链单链在两在两

8、DNA片段之片段之间形成磷酸二酯间形成磷酸二酯键键不需要不需要将单个核苷酸将单个核苷酸加到已存在的加到已存在的核酸片段的核酸片段的3末端的羟基上，末端的羟基上，形成磷酸二酯形成磷酸二酯键键 限制酶切割后有两种不同的结果，限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用那么恢复它们的连接时，所用DNA连连接酶是否可以不加选择？接酶是否可以不加选择？E.coliDNAE.coliDNA连接酶：连接黏性末端连接酶：连接黏性末端T T4 4DNADNA连接酶：连接黏性末端和平末端连接酶：连接黏性末端和平末端小结小结：基本工具基

9、本工具“分子手术刀分子手术刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶来源来源作用作用结果结果“分子缝合针分子缝合针”：DNADNA连接酶连接酶分类分类作用作用 大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)EcoR)只能识别只能识别GAATTCGAATTC序列，序列，并在并在G G和和A A之间切开形成黏性末之间切开形成黏性末端。端。 粘质沙雷氏菌的一种限制酶粘质沙雷氏菌的一种限制酶(Sma)(Sma)只能识别只能识别CCCGGGCCCGGG序列，序列，并在并在C C和和G G之间切割形成平末端之间切割形成平末端 。 A T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345基因进入受体细胞的载体基因

10、进入受体细胞的载体 要让一个从甲生物细胞内要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进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行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外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源基因送入细胞的工具就是载体。体。q 作用：将外源基因送入受体细胞。作用：将外源基因送入受体细胞。q 种类：种类：质粒质粒、噬菌体噬菌体和动植物病毒。和动植物病毒。q 条件：条件：基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体假如目的基因导入受体细胞后不能复假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？制将怎样？作

11、为载体没有切割位点将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？如果载体对受体细胞有害将怎样？作为载体的必要条件作为载体的必要条件1 1 能在宿主细胞内复制并稳定地保存；能在宿主细胞内复制并稳定地保存；2 2 具有多个限制酶切点以便与目的基因连具有多个限制酶切点以便与目的基因连接；接；3 3 具有某些标记基因；具有某些标记基因；4 4 对受体细胞无害；对受体细胞无害；5 5 比较容易得到。比较容易得到。什么是质粒什么是质粒存在于细菌以及酵母菌等生物中存在于细菌以及酵母菌等生物中细菌拟核细菌拟核DNA

12、DNA外外( (细胞染色体外细胞染色体外) )能能自主复制自主复制的的裸露的、结构简单、裸露的、结构简单、双链环状双链环状DNADNA分子分子细菌的质粒比细菌细菌的质粒比细菌DNADNA小小得多得多带有少量基因带有少量基因常有抗生素抗性基因常有抗生素抗性基因, ,使细菌有抗药性使细菌有抗药性质粒与宿主细胞的关系质粒与宿主细胞的关系质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒（最常用的运载体）质粒（最常用的运载体）质质 粒粒3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基

13、因一起复制起复制有切割位点有切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。基因工程过程示意图评价反馈评价反馈1.1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术-基因基因工程，实施该工程的最终目的是（工程，实施该工程的最终目的是（ ）A.A.定向提取生物体的定向提取生物体的DNADNA分子分子 B.B.定向地对定向地对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”C.C.在生物体外对在生物体外对DNADNA分子进行改造分子进行改造D.D.定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状D2.

14、2.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（ ）A.A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.B.限制性内切酶的活性受温度的影响限制性内切酶的活性受温度的影响C.C.限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNARNAD.D.限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C3.3.关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（ ）A.A.限制性核酸内切酶是一种酶，只识别限制性核酸内切酶是一种酶，只识别GAATTCGAATTC序列序

15、列B.EcoRB.EcoR切割的是切割的是G-AG-A之间的氢键之间的氢键C.C.限制性核酸内切酶一般不切割自身的限制性核酸内切酶一般不切割自身的DNADNA分子，只切割外源分子，只切割外源DNADNAD.D.限制性核酸内切酶只存在于原核生物中限制性核酸内切酶只存在于原核生物中C4.DNA4.DNA连接酶的重要功能是（连接酶的重要功能是（ ）A.DNAA.DNA复制时母链与子链间形成氢键复制时母链与子链间形成氢键B.B.将两将两DNADNA片段之间的缝隙连接起来片段之间的缝隙连接起来C.C.黏性末端互补碱基间形成氢键黏性末端互补碱基间形成氢键D.AD.A、B B、C C三项都不正确三项都不正确B5. .关于限制酶和关于限制酶和DNADNA连接酶的说法中正确的是（连接酶的说法中正确的是（ ）A.A.其化学本质都是蛋白质其化学本质都是蛋白质B.DNAB.DNA连接酶可恢复连接酶可恢复DNADNA分子中的氢键分子中的氢键C.C.在基因工程中在基因工程