生物学课件 1.1-DNA重组技术的基本工具

专题一：基因工程的产物：多彩小鱼转基因小鼠转基因小猪辣椒香蕉蓝色玫瑰黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传特性。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程早期基础理论艾弗里证明DNA是主要遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程早期基础理论

沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程早期基础理论梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程早期基础理论克里克等提出中心法则DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程早期基础理论1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。科技探索之路：基础理论和技术发展催生了基因工程1)基因转移载体的发现2)工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明4)DNA体外重组的实现5)重组DNA表达实验的成功6)第一例转基因动物问世7)PCR技术的发明问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。普通棉花抗虫棉想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)提取抗虫基因通过运载体导入转基因棉花含抗虫基因转基因棉花有抗虫特性苏云金芽孢杆菌思考：在以上过程中关键步骤或难点是什么？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“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”——载体一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1来源：限制性核酸内切酶，又称限制酶主要从原核生物中分离纯化。2作用特点：识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。作用结果：产生黏性末端或平末端。3思考：限制酶在于原核生物中的作用？限制酶的识别序列——回文序列回文序列：在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。磷酸二酯键T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+作用特点——断开磷酸二酯键

EcoRⅠ黏性末端黏性末端作用特点——断开磷酸二酯键SmaⅠ平末端平末端1.种类与命名现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。粘质沙雷氏杆菌（Serratiamarcesens）SmaⅠ大肠杆菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ练习：流感嗜血杆菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ命名方法二、“分子缝合针”——DNA连接酶1种类：⑴E·coliDNA连接酶⑵T4DNA连接酶2作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。1.E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键2.T4DNA连接酶

T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低T4DNA连接酶3.连接酶类型总结类型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4.比较：DNA连接酶与DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶区别1区别2相同点1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板三、“分子运输车”——载体1载体需要的条件：⑴有1~多个限制酶切点⑵对受体细胞无害⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达⑷有某些标记基因，便于筛选2常用运载体：⑴细菌的质粒⑵λ噬菌体衍生物或某些动植物病毒。常用的载体：质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别课堂练习：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（）A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶A课堂练习：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课堂练习：3.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、基因控制的性状都能在