选修三基因工程的基本工具专家讲座

愿同学们在新一年里，健康高兴像马猴，无忧无虑比猿猴，聪明伶俐胜孙猴！好事多如猴毛，成绩猴顺猴顺滴！！选修三基因工程的基本工具专家讲座第1页选修3生态工程生物技术安全性和伦理问题胚胎工程细胞工程基因工程当代生物科技专题选修三基因工程的基本工具专家讲座第2页专题一基因工程选修三基因工程的基本工具专家讲座第3页专题1.基因工程

基因工程概念1.1基因工程基本工具1.2基因工程基本操作程序

基因工程发展史1.3基因工程应用1.4蛋白质工程崛起选修三基因工程的基本工具专家讲座第4页基因工程概念基因工程是指按照人们愿望，进行严格设计，并经过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新遗传特征，从而创造出更符合人们需要新生物类型和生物产品。因为基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工，所以又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。选修三基因工程的基本工具专家讲座第5页基因工程名称基因拼接技术或DNA重组技术实质:基因重组操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程“剪切”“拼接”“导入”“表示”结果人类需要基因产物基因工程概念这种技术是在生物体外，经过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表示，产生出人类所需要基因产物。选修三基因工程的基本工具专家讲座第6页

为何能把一个生物基因“嫁接”到另一个生物上并成功表示？？即：（1）不一样生物DNA分子基本结构是相同，都遵照碱基互补配对标准。（2）生物界共用一套遗传密码。选修三基因工程的基本工具专家讲座第7页基因工程培育抗虫棉简明过程：普通棉花(无抗虫特征)苏云金芽孢杆菌提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(有抗虫特征)上述培育抗虫棉关键步骤是什么？选修三基因工程的基本工具专家讲座第8页基因工程培育抗虫棉关键步骤：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)细胞选修三基因工程的基本工具专家讲座第9页处理培育抗虫棉关键步骤需要哪些工具？关键步骤一工具：关键步骤二工具：关键步骤三工具：基因剪刀——限制酶基因针线——DNA连接酶基因运载工具——运载体选修三基因工程的基本工具专家讲座第10页一、限制性核酸内切酶

——“分子手术刀”分布：主要从原核生物中分离纯化得到作用特点：特异性，即识别双链DNA分子

特定核苷酸序列，切割特定切点切点：每一条链中特定部位两个核苷酸之间

磷酸二酯键种类：约4000种举例：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开结果：形成两种末端黏性末端平末端选修三基因工程的基本工具专家讲座第11页限制酶所识别序列有什么特点

限制酶所识别序列，不论是6个碱基还是4个碱基，都能够找到一条中心轴线，中轴线两侧双链DNA上碱基是反向对称重复排列。选修三基因工程的基本工具专家讲座第12页限制性内切酶限制酶选修三基因工程的基本工具专家讲座第13页1.什么叫黏性末端？

当限制酶从识别序列中心轴线两侧切开时，被限制酶切开DNA两条单链切口，带有几个伸出核苷酸，他们之间恰好互补配对，这么切口叫黏性末端。选修三基因工程的基本工具专家讲座第14页

DNA被限制酶切断后有两个反向互补“黏性末端”。被同一个限制切断几个DNA含有相同黏性末端，能够经过互补进行配对。选修三基因工程的基本工具专家讲座第15页2.什么叫平末端？

当限制酶从识别序列中心轴线处切开时，切开DNA两条单链切口，是平整，这么切口叫平末端。选修三基因工程的基本工具专家讲座第16页限制酶识别序列：中轴线两侧双链DNA上碱基是反向对称、重复排列选修三基因工程的基本工具专家讲座第17页要想取得目标基因必须要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。要把目标基因插入运载体前提是什么必须用同一个限制酶来切割目标基因和运载体。思索?选修三基因工程的基本工具专家讲座第18页模型构建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI剪切目标基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目标基因黏性末端选修三基因工程的基本工具专家讲座第19页3.限制酶在原核生物中作用

原核生物轻易受到自然界外源DNA入侵，不过，生物在长久进化过程中形成了一套完善防御机制，以预防外来病原物侵害。限制酶就是细菌一个防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以确保本身安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而到达保护本身目标。含有某种限制酶细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶识别切割序列，或者经过甲基化酶将甲基转移到所识别序列碱基上，使限制酶不能将其切开。选修三基因工程的基本工具专家讲座第20页二、DNA连接酶——“分子缝合针”1.连接酶有两种：一个是从大肠杆菌中分离得到，称之为E·coli连接酶。另一个是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。2.这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA缺口，而不能连接单链DNA。3.E·coli连接酶只能连接黏性末端；

T4连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。选修三基因工程的基本工具专家讲座第21页DNA连接酶——“分子缝合针”DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为何？选修三基因工程的基本工具专家讲座第22页

可把黏性末端之间缝隙“缝合”起来，E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶即恢复被限制酶切开两个核苷酸之间磷酸二酯键选修三基因工程的基本工具专家讲座第23页

T4DNA连接酶还可把平末端之间缝隙“缝合”起来，但效率较低T4DNA连接酶选修三基因工程的基本工具专家讲座第24页模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重组DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG选修三基因工程的基本工具专家讲座第25页答：不是一回事。（在相邻核苷酸3位碳原子上羟基与5位碳原子上所连磷酸基团羟基之间形成）（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已经有核酸片段3′末端羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸经过磷酸二酯键形成一条与模板链互补DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上两个缺口同时连接起来。所以DNA连接酶不需要模板。另外，二者即使都是由蛋白质组成酶，但组成和性质各不相同。选修三基因工程的基本工具专家讲座第26页比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质相同，都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键不一样点是否需要模板不需要需要接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在DNA单链片段上，形成磷酸二酯键作用结果将已存在DNA片段连接合成新DNA分子用途基因工程DNA复制选修三基因工程的基本工具专家讲座第27页三、基因载体——“分子运输车”2.载体必须具备条件：①能够在宿主细胞中复制并稳定地保留；②含有多个限制酶切点，方便与外源基因连接；③含有一些标识基因，便于进行筛选；（如抗菌素抗性基因、产物含有颜色反应基因等）④对受体细胞无害。1.载体作用：①将外源基因转移到受体细胞中去。②利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。3.惯用载体有：

质粒，λ噬菌体衍生物，动