2015-2016学年高二生物人教版选修3课件1.1-DNA重组技术的基本工具

第一页，共35页。定向(dìnɡxiànɡ)基因改造设想设想(shèxiǎng)一能否让禾本科的植物也能够固定(gùdìng)空气中的氮？能否让细菌“吐出〞蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于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。第二页，共35页。什么(shénme)叫基因工程？基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切〞和“拼接〞，对生物的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达，产生出人类(rénlèi)所需要的基因产物。〔一〕基因工程(jīyīngōngchéng)的概念第三页，共35页。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基因拼接(pīnjiē)技术或DNA重组技术生物体外基因(jīyīn)DNA分子(fēnzǐ)水平人类需要的基因产物剪切→

拼接→

导入→表达第四页，共35页。基因工程培育抗虫棉的简要(jiǎnyào)过程：普通(pǔtōng)棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢(yábāo)杆菌提取抗虫基因棉花细胞(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？重组DNA导入形成第五页，共35页。基因工程(jīyīngōngchéng)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(yábāo)杆菌细胞内提取出来关键步骤二：形成(xíngchéng)重组DNA关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞第六页，共35页。解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些(nǎxiē)工具？〔二〕DNA重组技术(jìshù)的根本工具关键步骤一的工具(gōngjù)：

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

分子运输车—运载体第七页，共35页。识别(shíbié)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。主要是从原核生物中别离纯化出来(chūlái)的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。4000种。1、来源(láiyuán)：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀〞——限制性核酸内切酶粘性末端平末端第八页，共35页。大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别(shíbié)GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制(xiànzhì)酶什么(shénme)叫黏性末端？第九页，共35页。“分子(fēnzǐ)手术刀〞——限制性核酸内切酶限制(xiànzhì)酶第十页，共35页。什么(shénme)叫黏性末端？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(zhènghǎo)互补配对，这样的切口叫黏性末端。第十一页，共35页。什么(shénme)叫平末端？当限制酶从识别序列的中心(zhōngxīn)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。第十二页，共35页。限制性内切酶1、特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点(qiēdiǎn)切割。2、分布：主要在微生物中。3、结果：产生黏性末端〔碱基互补配对〕、平末端。4、举例：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，SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。第十三页，共35页。第十四页，共35页。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(qiēkǒu)？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生(chǎnshēng)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(qiēgē)，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，就可以合成重组的DNA分子了。第十五页，共35页。目前(mùqián)被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。㈡基因操作(cāozuò)的根本步骤１、提取目的基因(jīyīn)——将

需要的基因(jīyīn)从供体生物

的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶第十六页，共35页。“分子(fēnzǐ)缝合针〞——DNA连接酶DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合〞起来(qǐlái)，是把梯子两边扶手的断口连接起来(qǐlái)，这样一个重组的DNA分子才能形成。第十七页，共35页。“分子(fēnzǐ)缝合针〞——DNA连接酶根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：1、从大肠杆菌中别离得到：连接酶，只能将双链DNA片段互补的粘性末端(mòduān)之间连接。2、从T4噬菌体中别离到：T4连接酶，既可以“缝合〞双链DNA片段互补的粘性末端(mòduān)，又可以“缝合〞双链DNA片段的平末端(mòduān)，但连接平末端(mòduān)之间的效率比较低。第十八页，共35页。AATTGCCTTAAG第十九页，共35页。2、目的(mùdì)基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接(liánjiē)酶的作用下连接(liánjiē)形成重组DNA分子。第二十页，共35页。外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花(miánhua)细胞)？基因进入受体细胞的载体(zàitǐ)——“分子运输车〞。第二十一页，共35页。运载(yùnzài)体1、作用：2、条件：3、种类：质粒、噬菌体和动植物病毒(bìngdú)。4、质粒的特点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(shǒuxiān)得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。将外源基因送入受体细胞。第二十二页，共35页。作为运载体必须(bìxū)具备哪些条件？1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2、具多个限制酶切点，以便与外源基因连接(liánjiē)。3、具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反响的基因等。第二十三页，共35页。大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)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(zuòyòng)，但复制只能在宿主细胞内成。第二十四页，共35页。质粒的特点(tèdiǎn)1、细胞染色体〔或拟核DNA分子〕外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在(cúnzài)对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。第二十五页，共35页。3、将目的(mùdì)基因导入受体细胞并使之扩增导入扩增要让目的基因表达(biǎodá)，必须将它导入受体细胞并进行扩增。

为获得目的基因的表达(biǎodá)产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。为使重组的DNA分子(fēnzǐ)更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。第二十六页，共35页。1、以下说法正确的选项是〔〕A、所有的限制酶只能(zhīnénɡ)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(liànxí)第二十七页，共35页。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(qiēdiǎn)C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习(liànxí)第二十八页，共35页。3、有关基因工程(jīyīngōngchéng)的表达中，错误的选项是〔〕A、基因工程(jīyīngōngchéng)技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体BD练习(liànxí)第二十九页，共35页。第三十页，共35页。T磷酸二酯键1234512345A第三十一页，共35页。4、目的基因(jīyīn)的检测和表达前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效(yǒuxiào)利用，