选修三11DNA重组技术的基本工具ppt课件

1、他想过吗?定向基因改造想象 想象一能否让禾本科的植物也可以固定空气中的氮？能否让细菌“吐出蚕丝？想象二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？想象三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创建了可以定向改造生物的新技术基因工程。 基因工程，又叫DNA重组技术。是指按照人们的愿望，在DNA分子程度上进展严厉的设计，并经过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而发明出更符合人们需求的新的生物类型和生物产品。什么是基因工程?一、基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质(原理)结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子程度人类需求的基因产物

2、剪切 拼接 导入 表达基因重组优点： 定向改造生物性状 抑制远缘杂交不亲和的妨碍 育种周期短1、DNA是遗传物质。2、DNA的双螺旋构造3、中心法那么的提出4、遗传密码的破译二、基因工程的诞生一实际根底：1) 基因转移载体质粒的发现2) 多种限制酶、衔接酶，以及逆转录酶工具酶的发现3) DNA合成和测序技术的发明4) DNA体外重组的实现5) 重组DNA表达实验的胜利6) 第一例转基因动物问世7) PCR技术的发明二技术发明：三、基因工程的原理1、不同生物DNA分子得以重新拼接的根底1DNA分子的根本组成单位都是四种脱氧核苷酸。2DNA分子的空间构造都是规那么的双螺旋构造。3一切DNA 碱基互

3、补配对方式一样。2、外源DNA在受体内表达的根底1基因是控制生物性状的根本单位，具有相对独立性。2遗传信息的传送都遵照中心法那么。3生物界共用一套遗传密码。基因工程培育抗虫棉的简要过程：在以上过程中关键步骤或难点是什么？普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因经过运载体导入转基因棉花含抗虫基因转基因棉花产生伴胞晶体转基因棉花有抗虫特性关键步骤一：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衔接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞剪切 拼接 导入 表达处理培育抗虫棉的关键步骤需求哪些工具？关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因与棉花DN

4、A“缝合抗虫基因进入棉花细胞“分子手术刀 限制性核酸内切酶“分子缝合针 DNA衔接酶“分子运输车 基因进入受体细胞的载体关键步骤二：关键步骤三：DNA重组技术的根本工具限制性核酸内切酶“分子手术刀来源：主要从原核生物中分别纯化出来。种类：已从近300种微生物中分别出4000种限制酶。作用： 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。作用特点：具有特异性专注性。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，限制酶的识别序列：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个核苷酸组成作用结果构成

5、两种末端：黏性末端或平末端12345脱氧核苷酸的构造 G1234512345 A3,5-磷酸二酯键3端5端3端5端 一个核苷酸核糖上第3位的羟基与下一个核苷酸核糖上第5位的磷酸羟基脱水缩合成酯键，该酯键称又3,5磷酸二酯键。磷酸二酯键：磷酸二酯键：即脱氧核糖、磷酸之间的衔接仔细察看各限制酶识别的特定序列有何特点？限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，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上的碱基是反向反复的。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 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。中轴线CT

6、TCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习运用EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因Sma平末端平末端只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线平末端平末端SmaI限制酶的切割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。限制酶的作用结果：产生黏性末端或平末端。他能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？P4原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生

7、物在长期的进化过程中构成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的损害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证本身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而到达维护本身的目的。课后习题：为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA? 主要切割外源 DNA，而对本身的 DNA 不起作用，到达维护本身的目的。缘由是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列曾经被修饰。 要想获得某个特定性状的基因必需求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。假设把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会

8、怎样呢？会产生一样的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。1.以下关于限制酶的说法正确的选项是A限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割 DNA 后都会构成黏性末端D限制酶的作用部位是特定的核苷酸构成的氢键B2.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的 DNA 片断时，需运用A同种限制酶 B两种限制酶C同种 DNA 衔接酶 D两种 DNA 衔接酶A3.以下四条DNA片段，能够是由同一种限制酶切割而成的是ABC DDDNA衔接酶衔接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端或平末端衔接起来，使之成

9、为一个完好的DNA分子。基因进展了切割以后就有了切口， 怎样才干将有切口的基因与其他基因缝合在一同呢？积极思索二DNA衔接酶 分子缝合针磷酸二酯键G A A T T C C T T A A G GP AP 把两条双链DNA片段之间的缝隙“缝合起来。即将脱氧核糖和磷酸衔接起来.要实现目的基因与载体的衔接那么在对其切割时应选用 限制酶。1、作用：作用原理催化磷酸二酯键构成 2、作用部位：3、分类Ecoli DNA衔接酶或T4DNA衔接酶根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：同一种 DNA衔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衔接起来，这样一个重组的DNA分子就构成了。类型

10、来源功能一样点差别EcoliDNA衔接酶T4DNA衔接酶大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能衔接黏性末端能衔接黏性末端和平末端(效率较低)作用应用限制性核酸内切酶DNA连接酶DNA衔接酶与限制酶的比较 (1)区别：(2)两者的关系可表示为：使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体在DNA片段之间重新构成磷酸二酯键用于目的基因和载体的衔接两DNA片段要具有互补的黏性末端才干拼起来DNA衔接酶的缝协作用可把黏性末端之间的缝隙“缝合起来，留意：DNA衔接酶可衔接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能衔接单链DNA！ Ecoli DNA衔接酶或T4DNA衔接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合起来

11、，即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键由于氢键是分子间作用力，其断裂与重新构成均以限制酶和DNA衔接酶无关。DNA衔接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4 DNA衔接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合起来，但效率较低DNA衔接酶的缝协作用A A T T GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质不同点模板作用对象 作用结果用途都能催化两个核苷酸之间构成磷酸二酯键都是蛋白质，但组成和性质不同不需求需求构成DNA的一条链基因工程DNA复制DNA衔接酶与DNA聚合酶的比较在两个DNA片段之间构成磷

12、酸二酯键(用于基因工程操作)将单个核苷酸加到已存在的DNA片段的 3端的羟基上，构成磷酸二酯键(用于 DNA 的复制)将存在的 DNA 片段衔接成完好重组 DNA 分子限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。1请画出质粒被限制酶切割后所构成的黏性末端。 2请画出目的基因两侧被限制酶切割后所构成的黏性末端。3在DNA衔接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后构成的黏性末端能否衔接？为什么？可以衔接。由于由两种不同限制酶切割后构成的黏性末端是一样的或是可以互补的 三基因进入受体细胞的载体 分子运输车

13、具备哪些条件才干充任“分子运输车？A、具有多个限制酶切割位点，以便外源基因插入其中； B、具有特殊的标志基因，便于鉴定和选择。C、可以在宿主细胞中复制并稳定地保管；D、对受体细胞无害2、载体的作用1、载体必需具备的条件：3、种类：将外源基因送入受体细胞。质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒等E、载体DNA分子大小应适宜,以便提取和在体外进展操作,太大就不便操作.在受体细胞内对目的基因进展大量复制有标志基因的存在，可用含青霉素的培育基鉴别。有切割位点能复制并带着插入的目的基因一同复制质粒裸露的、构造简单的、独立于细菌染色体即拟核DNA之外，并具有自我复制才干的很小的双链环状DNA分子。最常用运载体质粒

14、 实践上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，并不具备一切条件，都是在天然质粒的根底上进展过人工改造的。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注性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶衔接磷酸二酯键 种类E.coliDNA衔接酶T4 DNA衔接酶运载工 具具备的条件构造简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标志基因对受体细胞无害质粒、 噬菌体衍生物 、动植物病毒 项目 种类作用底物作用部位作用结果限制酶DNA 连接酶DNA 聚合酶DNA(水解)酶DNA 解旋酶几种酶的比较：DNA 分子磷酸二酯键构成黏性末端或平末端DNA 分子片段磷酸

15、二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键DNA 分子DNA 分子脱氧核苷酸构成重组 DNA 分子构成子代DNA 分子构成脱氧核苷酸构成单链 DNA 分子碱基对间的氢键(1)不同DNA分子用同一种限制酶切割构成的黏性末端都一样；同一个DNA分子用不同限制酶切割，产生的黏性末端普通不一样。(2)不同限制酶切割构成的黏性末端，假设互补那么可以相互重新配对。四种酶的作用部位图解( 1)作用于a(磷酸二酯键)的酶有：(2)作用于b(氢键)的酶是: 限制酶、DNA衔接酶、DNA聚合酶。解旋酶。(1)DNA衔接酶的作用不是衔接互补的碱基之间的氢键，而是脱氧核糖和磷酸间的磷酸二酯键。(2)限制酶切割一次，会产生2个黏性末端

16、或平末端，水解2个磷酸二酯键。(3)限制酶的作用并非只是切取目的基因，还用于切割载体。1.以下关于 DNA 衔接酶的表达中，正确的选项是催化一样黏性末端的 DNA 片段之间的衔接催化不同黏性末端的 DNA 片段之间的衔接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的构成催化 DNA 分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的构成ABCDD2.以下哪项不是基因工程中经常运用的“分子运输车A细菌质粒 B噬菌体的衍生物C动植物病毒 D细菌核区的 DNAD3.以下关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的选项是A不能没有标志基因 B是小型链状的 DNA 分子C可以自我复制 D可与目的基因重组B4.以下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA衔接酶、解旋酶作用的正确顺序是 () A B C D此题调查不同工具酶的作用及作用特点。图示中表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制性核酸内切酶；是黏性末端衔接的过程，用到的酶是DNA衔接酶；是DNA分子解旋的过程，要用解旋酶；是DNA复制过程，需求DNA聚合酶。C5.下面是四种不同质