选修31DNA重组技术的基本工具ppt课件

1、基因工程专题1烟草据WTO调查：2004年全世界因狂犬病致死人数约5.5万人中国卫生部通报：2004年月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。发病死亡率近100% 能产生狂犬病抗体蛋白的转基因每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌消费胰岛素，大大降低了消费本钱。治疗糖尿病特效药 据WTO调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000万。胰岛素思索：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？密码子在生物界是的！DNA(基因)mRNA 蛋白质(性状)转录翻译通

2、用定向基因改造想象 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？想象三基因工程的产物什么叫基因工程？ 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。基因工程的概念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结果原理DNA重组技术生物体外基因DNA分子程度人类需求的新生物类型和产品剪切 拼接 导入 表达基因重组根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路早期

3、根底实际达尔文提出生物进化论根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路早期根底实际孟德尔提出基因的分别定律和自在组合定律根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路早期根底实际 摩尔根证明基因在染色体上，并提出基因的连锁互换定律。根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路后期根底实际 艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路后期根底实际 沃森、克里克提出DNA的双螺旋构造模型。根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路后期根底实际梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保管复制根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路后

4、期根底实际克里克等提出中心法那么DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路后期根底实际 1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。根底实际和技术开展催生了基因工程科技探求之路1)基因转移载体的发现2)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技术的发明问题讨论：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。想一想需求做哪些关键任务？苏云金芽孢杆菌毒蛋白普通棉花抗虫棉基

5、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一、DNA重组技术的根本工具培育转基因抗虫棉的关键步骤：1.ONE抗虫基因从苏云金芽孢杆菌提取出来2.TWO抗虫基因与运载体DNA衔接3.THREE抗虫基因导入受体(棉花)细胞基因的“剪刀基因的“针线基因的运载体一、“分子手术刀二、“分子缝合针三、“分子运输车Go on转基因思索：自然界能否存在一种生物的DNA进入另终身物的情况？动物容易让外来DNA侵入本身而得以遗传吗？为什么？植物呢？单细胞生物，容易遭到入侵

6、吗？单细胞生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的酶来防备。这些酶应该有什么特点？能够酶能识别外来侵入的DNA并将其分解，而对本身的DNA不能起作用。“分子手术刀 限制性核酸内切酶一限制性核酸内切酶“分子手术刀主要来源：种类与命名：作用特点：作用结果：原核生物阅读“分子的手术刀1min一限制性核酸内切酶“分子手术刀主要来源：种类与命名：作用特点：4.限制酶识别序列5.作用结果：识别特定核苷酸序列原核生物产生黏性末端或平末端,切断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

7、苷酸组成种类与命名： 如今曾经从约300种微生物中分别出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。EcoRSma粘质沙雷氏杆菌Serratia marcesens大肠杆菌Escherichia coli RGo back练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分别到3种限制酶，那么分别命名为:Hind、Hind和Hind属名种名菌株(品系)大肠杆菌R型菌株分别出的第一个限制酶EscherichiacoliREcoR种名前两字母(小写、斜体)菌株 (品系)罗马数字区分同一菌株分别出的不同酶例：流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)

8、d株系中第二种限制酶的命名：Hind II 粘质沙雷氏菌( Serratia marcescens sb)中第一种限制酶的命名：Sma限制酶的命名属名首字母(大写、斜体)Go back T磷酸二酯键1234512345 A3.作用特点：切割部位：脱氧核糖和磷酸交替衔接而构成的DNA骨架Go back磷酸二酯键3.作用特点：4.限制酶的识别序列： 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、反复陈列的。想一想限制酶所识别的序列有什么特点？Go back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

9、酸组成Sma平末端平末端5.作用结果EcoR黏性末端黏性末端5.作用结果Go backEcoR黏性末端黏性末端Go back反复演示5.作用结果寻根问底他能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生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。CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATT

10、CCGTAG 练习运用EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因黏性末端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。思索?Go backGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGEcoRGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG不同来源的DNA片段混

11、合将不同种来源的DNA片段衔接起来生物A基因片段生物B基因片段GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG酶切二“分子缝合针 DNA衔接酶作用: 把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸衔接起来.作用原理：催化磷酸二酯键构成 可把黏性末端之间的缝隙“缝合起来，Ecoli DNA衔接酶或T4DNA衔接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键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T4DNA衔接酶DNA衔接酶的作用过程点击播放类型：类型EcoliDNA衔接酶T4DNA衔接酶来源功能大肠杆菌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

12、端(效率较低)一样点差别二“分子缝合针 DNA衔接酶DNA聚合酶DNA连接酶区别1区别2相同点寻根问底DNA衔接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?1)只能将单个核苷酸衔接到已有的核酸片段上，构成磷酸二酯键构成磷酸二酯键1)在两个DNA片段之间构成磷酸二酯键2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸经过磷酸二酯键衔接成一条互补的DNA链2)将DNA双链上的两个缺口同时衔接起来，不需求模板Go on模拟制造：用剪刀在特定部位对棉花DNA进展模拟切割，并将模拟毒蛋白基因取出，再用胶纸模拟基因种间衔接。棉花的一段DNA 含毒蛋白基因的细菌DNA片段Go back三“分子运输车 基因进入受体细胞的载体载体

13、需求的条件：有1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、表达有某些标志基因，便于挑选常用运载体： 细菌的质粒 噬菌体或某些动植物病毒假设目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有料想的效果吗？作为分子运输车载体，假设没有切割位点将会怎样？霍乱菌的质粒多个限制酶切点，他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？ 议一议2、能否用SARS病毒作为基因载体？3、作为载体，假设没有切割位点将怎样？4、携带目的基因的载体能否进入了受体细胞，如何鉴定？5、假设目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链DNA不能不

14、能进展DNA的重组载体上应有标志基因能够呵斥基因丧失常用的载体：质粒能复制并带着插入的目的基因一同复制有切割位点有标志基因的存在，可用含氨苄青霉素的培育基鉴别Go on答：2和7能衔接构成ACGT TGCA；4和8能衔接构成GAATTC CTTAAG；3和6能衔接构成GCGC CGCG；1和5能衔接构成CTGCAG GACGTC。思索与探求 P7思索与探求 P71、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 经过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者经过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，虽然细菌中含有某种限制酶

15、也不会使本身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。 2、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示： 基因工程中作为载体运用的DNA分子很多都是质粒plasmid，即独立于细菌拟核染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。 能否任何质粒都可以作为基因工程载体运用呢？不是，作为基因工程运用的载体必需满足以下条件：思索与探求 P71 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必需是在质粒本身需求的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。2 载体DNA必需具备自我复制

16、的才干，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。3 载体DNA必需带有标志基因，以便重组后进展重组子的挑选。4 载体DNA必需是平安的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。5 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。实践上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进展人工改造后才干用于基因工程操作。3、DNA衔接酶有衔接单链DNA的身手吗？ 迄今为止，所发现的DNA衔接酶都不具有衔接单链DNA的才干，至于缘由，如今还不清楚，也许未来会发现可以衔接单链DNA的酶。思索与探求 P7 知标志基因有抗四环素基因和抗氨苄青

17、霉素的基因，现讨论某细菌的质粒中有无标志基因或标志基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。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练习对照组实验组1实验组2实验组3结 论预期一预期二预期三预期四对照组：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既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因只含有抗四环素基因只含有抗氨苄青霉素基因既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因什么是内含子和外显子？原核细胞基因的编码区是延续的

18、，真核细胞基因的编码区是间隔的、不延续的.真核生物基因的构造特点是：“编码区是间隔的、不延续的。也就是说：可以编码蛋白质的序列被不能编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的方式。其中，可以编码蛋白质的序列叫外显子，不能编码蛋白质的序列叫内含子。 真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外显子和内含子,内含子不翻译蛋白质。知识拓展什么是内含子和外显子？ 在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为构造基因。真核生物的构造基因是断裂的基因。一个断裂基因可以含有假设干段编码序列，这些可以编码的序列称为外显子。在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子。 内含子Intervening region是一个基因中