《DNA重组技术的基本工具》上课用课件

§1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标：1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。二、教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。三、教学难点：基因工程载体需要具备的条件。§1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标：1一、自学导引：基因工程的原理：1.概念：2.基因工程又叫DNA重组技术。3.过程：这种技术是在生物体

，通过对

分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行

和重新组合，然后导入受体细胞内，进行

繁殖，使重组基因在受体细胞内表达。一、自学导引：基因工程的原理：2二、基础知识：4.基因工程的特点：1）它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。2）在DNA分子水平上进行操作。3）是在体外进行的人为的基因重组。4）一旦成功，便可遗传。5）主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。二、基础知识：4.基因工程的特点：3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结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人们需要的新的生物类型和生物产品切割→拼接→导入→表达基因重组总结：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结果基因拼4基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌获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简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽5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6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：“分子手术刀”——限制性内切酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运载车”——载体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：“分71.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，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。特点：特异性。即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。三、DNA重组技术的基本工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”限制8《DNA重组技术的基本工具》上课用课件9《DNA重组技术的基本工具》上课用课件10大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别GA11限制酶限制酶12黏性末端和平末端当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。黏性末端和平末端当限制酶在它识别序列的中心轴13《DNA重组技术的基本工具》上课用课件14练习1、下列关于限制酶的说法不正确的是A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布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的切点不同D．限制酶的作用是用来提取目的基因练习1、下列关于限制酶的说法不正确的是15练习2、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？

A.BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—B.BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—C.EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT—D.BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—练习2、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定16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？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。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？会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。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17（1）种类：（2）作用部位：E·coliDNA连接酶（黏性末端）T4DNA连接酶（黏性末端和平末端）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。

2、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）种类：E·coliDNA连接酶（黏性末端）磷酸二酯键18《DNA重组技术的基本工具》上课用课件19练习3、在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D连接酶和运载体练习3、在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是20练习4、依下图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是A．切断a处的酶为限制核酸性内切酶B．连接a处的酶为DNA连接酶C．切断b处的酶为解旋酶D．切断b处的为限制性内切酶练习4、依下图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是21外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？导入过程需要运输工具——载体。载体的作用有哪些？作用一：作为运输工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？导22作为载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。载体DNA必须是安全的,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分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.作为载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保233.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车”常用的运载体主要有两类：

1）细菌细胞质的质粒

2）λ噬菌体衍生物或某些动植物病毒3.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车”常用的运载体主24质粒：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子

质粒是基因工程最常用的载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。质粒：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌25大肠杆菌的质粒：

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。大肠杆菌的质粒：最常用的质粒是大肠杆菌的质粒26练习5、限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性未端。___________________________②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成的黏性未端。_____________________练习5、限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是27本节内容小结：1.知识梳理：DNA重组技术的基本工具：①限制酶（分子手术刀）：识别特定的核苷酸序列并切割两核苷酸之间的磷酸二酯键；②DNA连接酶（分子缝合针）：连接两核苷酸之间的磷酸二酯键；③基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：最常用的是细菌质粒，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。本节内容小结：1.知识梳理：282.方法、技巧、规律总结：限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNA连接酶连接的正是两个断开此键的DNA片段。“分子运输车”是目的基因进入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择、表达的关键，可以说，没有它，目的基因即使进入受体细胞，也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。3.思维误区提示：DNA连接酶与DNA聚合酶根本不是同类酶，其功能特点大不相同，注意其区别。2.方法、技巧、规律总结：限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNA294.DNA连接酶和DNA聚合酶的异同：基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的E·coli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。4.DNA连接酶和DNA聚合酶的异同：基因工程中所用的连接304.DNA连接酶和DNA聚合酶的异同：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子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。4.DNA连接酶和DNA聚合酶的异同：DNA聚合酶是以一条31演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！32§1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标：1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。二、教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。三、教学难点：基因工程载体需要具备的条件。§1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标：33一、自学导引：基因工程的原理：1.概念：2.基因工程又叫DNA重组技术。3.过程：这种技术是在生物体

，通过对

分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行

和重新组合，然后导入受体细胞内，进行

繁殖，使重组基因在受体细胞内表达。一、自学导引：基因工程的原理：34二、基础知识：4.基因工程的特点：1）它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。2）在DNA分子水平上进行操作。3）是在体外进行的人为的基因重组。4）一旦成功，便可遗传。5）主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。二、基础知识：4.基因工程的特点：35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结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人们需要的新的生物类型和生物产品切割→拼接→导入→表达基因重组总结：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结果基因拼36基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌获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简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽37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38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：“分子手术刀”——限制性内切酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运载车”——载体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：“分391.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，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。特点：特异性。即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。三、DNA重组技术的基本工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”限制40《DNA重组技术的基本工具》上课用课件41《DNA重组技术的基本工具》上课用课件42大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别GA43限制酶限制酶44黏性末端和平末端当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。黏性末端和平末端当限制酶在它识别序列的中心轴45《DNA重组技术的基本工具》上课用课件46练习1、下列关于限制酶的说法不正确的是A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布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的切点不同D．限制酶的作用是用来提取目的基因练习1、下列关于限制酶的说法不正确的是47练习2、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？

A.BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—B.BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—C.EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT—D.BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—练习2、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定48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？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。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？会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。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49（1）种类：（2）作用部位：E·coliDNA连接酶（黏性末端）T4DNA连接酶（黏性末端和平末端）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。

2、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）种类：E·coliDNA连接酶（黏性末端）磷酸二酯键50《DNA重组技术的基本工具》上课用课件51练习3、在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D连接酶和运载体练习3、在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是52练习4、依下图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是A．切断a处的酶为限制核酸性内切酶B．连接a处的酶为DNA连接酶C．切断b处的酶为解旋酶D．切断b处的为限制性内切酶练习4、依下图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是53外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？导入过程需要运输工具——载体。载体的作用有哪些？作用一：作为运输工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？导54作为载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。载体DNA必须是安全的,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分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.作为载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保553.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车”常用的运载体主要有两类：

1）细菌细胞质的质粒

2）λ噬菌体衍生物或某些动植物病毒3.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车”常用的运载体主56质粒：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子

质粒是基因工程最常用的载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。质粒：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌57大肠杆菌的质粒：

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。大肠杆菌的质粒：最常用的质粒是大肠杆菌的质粒58练习5、限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性未端。______________