DNA重组技术的基本工具(市级公开课)

DNA重组技术的基本工具(市级公开课)第一页，共36页。

胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，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？第一页第二页，共36页。

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

——基因工程第二页第三页，共36页。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。第三页第四页，共36页。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分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念第四页第五页，共36页。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？第五页第六页，共36页。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：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞第六页第七页，共36页。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七页第八页，共36页。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

第八页第九页，共36页。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：错切和平切第九页第十页，共36页。ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键第十页第十一页，共36页。限制性内切酶作用过程点击播放第十一页第十二页，共36页。

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十二页第十三页，共36页。SmaⅠ平末端平末端第十三页第十四页，共36页。

EcoRⅠ黏性末端黏性末端第十四页第十五页，共36页。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。第十五页第十六页，共36页。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。第十六页第十七页，共36页。基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割第十七页第十八页，共36页。ATGCATGC连接酶连接磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：二、分子缝合针——DNA连接酶第十八页第十九页，共36页。T磷酸二酯键1234512345A第十九页第二十页，共36页。作用部位：是磷酸二酯键（扶手）不是氢键（梯子）

DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。第二十页第二十一页，共36页。连接黏性末端连接黏性末端和平末端分类作用E.coliDNA连接酶连接酶种类：T4DNA连接酶第二十一页第二十二页，共36页。DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链连接部位双链在两DNA片断之间形成磷酸二脂键单链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第二十二页第二十三页，共36页。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片段上第二十三页第二十四页，共36页。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：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？质粒、噬菌体、动植物病毒第二十四页第二十五页，共36页。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二十五页第二十六页，共36页。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、比较容易得到第二十六页第二十七页，共36页。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。第二十七页第二十八页，共36页。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二十八页第二十九页，共36页。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二十九页第三十页，共36页。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页第三十一页，共36页。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三十一页第三十二页，共36页。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三十二页第三十三页，共36页。练习1、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同种限制酶