基因工程的基本工具公开课

关于基因工程的基本工具公开课第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二

能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

这些定向改造基因的设想能实现吗？

经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术

——基因工程第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日基因工程的概念基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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分子水平赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日基因工程培育抗虫棉的简要过程：抗虫棉的培育有哪些关键步骤？苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因普通棉花(无抗虫特性)棉花细胞(含抗虫基因)与运载体DNA拼接，导入棉花植株(有抗虫特性)表达解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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)细胞第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日DNA重组技术的基本工具本节知识内容§1-1DNA重组技术的基本工具专题一基因工程“分子手术刀”

──限制酶

“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

第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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。主要是原核生物约4000种。1、来源：2、种类：3、作用：5、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶黏性末端平末端4、切割方式：错切和平切第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日限制性内切酶作用过程点击播放第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

1、大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端。2、SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。常见的两种限制酶第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

EcoRⅠ黏性末端黏性末端第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日SmaⅠ平末端平末端第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日什么叫平末端？

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。第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、作用：2、作用部位：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。第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日类型E·coliDNA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3、种类：第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日GCTTAAGCTTAADNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日DNA连接酶DNA聚合酶在两DNA片断之间形成磷酸二脂键，不需要模板将单个核苷酸加到已存在的核酸片断3’末端形成磷酸二脂键,需要模板第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日核苷酸分子的连接：ATGCATGCDNA聚合酶连接单链DNA把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体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、基因工程的载体来源：质粒、噬菌体、动植物病毒第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日质粒——细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能力氨苄青霉素抗性基因质粒拟核大肠杆菌细胞目的基因插入位点复制原点认识常用的载体——质粒第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日质粒第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日议一议2、能否用SARS病毒作为基因载体？3、作为载体，若没有切割位点将怎样？4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？5、假如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不能不能进行DNA的重组载体上应有标记基因可能造成基因丢失第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日载体应具备的条件

(1)能在宿主细胞内稳定保存并自我复制。(2)有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接(3)具有某些标记基因，以便进行筛选（4）对受体细胞无害、易分离(5)结构简单,大小适中第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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能与目的基因结合3.有遗传标记基因便于观察4.对受体细胞无害、易分离安全、比较容易得到第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日认识常用的载体——质粒

质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链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。第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日课本知识回顾

1、基因工程又叫做

或

。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种

提取出来，加以

，

然后放到另一种生物的细胞里，

改造生物的遗传性状。基因拼接技术DNA重组技术基因修饰改造定向地第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日2、DNA重组技术的基本工具“分子手术刀”──“分子缝合针”──“分子运输车”──限制（性核酸内切）酶DNA连接酶基因进入受体细胞的载体第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日3、限制性核酸内切酶主要是从的一种酶。识别双链DNA分子的某种，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开。形成两种末端原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日4、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类连接黏性末端E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶磷酸二酯键连接黏性末端和平末端第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日4、基因进入受体细胞的载体通常有三种:作为载体的条件：在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在

质粒λ噬菌体衍生物动植物病毒天然质粒人工改造的能自我复制；有切割位点；有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离基础上进行过第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键种类E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶运载工具具备的条件结构简单,大小适中对受体细胞无害能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个至多个限制酶切位点具标记基因质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日1.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、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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DNAD第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日ATGCATGC连接酶连接