人教版-选修3-专题1-11.1DNA重组技术的基本工具1课件

乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转鱼抗寒基因的番茄转基因抗虫棉抗虫棉普通棉专题一基因工程DNA重组技术的基本工具基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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性状。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(人工）基因重组基因工程的概念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：基因的剪刀——限制酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体DNA重组技术的基本工具本节知识内容§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

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。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。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，故名限制性核酸内切酶。4000种。1、来源：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大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶什么叫黏性末端？限制酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。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。限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。图1-1限制酶识别序列的中心轴线1.黏性末端和平末端都由限制酶进行切割产生，下列说法正确的是（）A.切割这两种末端可以用同一种限制酶B.切割这两种末端需不同的限制酶C.这两种末端可以相互拼接D.拼接时，限制酶参与拼接过程2.限制性核酸内切酶能识别特定核苷酸序列并进行切割，切割的末端通常由两种形式，即（）A.黏性末端，终末端B.黏性末端，平末端C.平末端，突出末端D.平末端，终末端BB二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶

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。T磷酸二酯键1234512345A

DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上，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，不是在单个核苷酸与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，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。DNA连接酶与DNA聚合酶DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链连接部位模板结果双链单链DNA片段间形成磷酸二酯键单个核苷酸与DNA片段间形成磷酸二酯键不需要模板需要模板将DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子3.根据来源不同，可将DNA连接酶分为哪两类？（）A.EcoRⅠT4DNA连接酶B.E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶C.EcoRⅠDNA连接酶T4DNA连接酶D.E.coliDNA连接酶EcoRⅠ4.关于DNA连接酶的叙述正确的是（）A.DNA连接酶将单个核苷酸连接到DNA片段上B.DNA连接酶将两条单链DNA连接起来C.DNA连接酶可形成磷酸二酯键D.DNA连接酶与DNA聚合酶作用相同BC三、“分子运输车”—基因进入受体细胞的载体：常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒5.下列有关基因工程的叙述，正确的是（）A.重组DNA技术所用的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体B.所有限制性核酸内切酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.一般选用细菌的质粒作为基因进入受体细胞的载体D.细菌体内的质粒可以直接作为基因工程中的载体6.下列关于质粒的叙述，正确的是（）A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B.质粒是细菌细胞质中能够自我复制的小型环状DNA分子C.质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的CB练习答案2和7能连接形成…ACGT…

…TGCA…；4和8能连接形成…GAATTC…

…CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC…

…CGCG…；1和5能连接形成…CTGCAG…

…GACGTC…。迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。（2）载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。（3）载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。（4）载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。（5）载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。课本知识回顾

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”──限制酶DNA连接酶基因进入受体细胞的载体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粘性末端平末端二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶磷酸二酯键基因进入受体细胞的载体通常有三种:在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在基础上进行过的质粒λ噬菌体衍生物动植物病毒天然质粒人工改造CGTGAAGAATTCGCCCGGGTTCCTTAAGCTGCACTTCTTAAGCGGGCCCAAGGAATTCGACGTGAAG—GCACTTCTTAA——AATTCG