DNA重组技术的基本工具-课件

1、能发光的水母请您欣赏让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼能发光的水母请您欣赏让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马能产生人胰岛素的大肠杆菌请您欣赏能产生人胰岛素的大肠杆菌请您欣赏 专题1 基因工程 又叫做基因拼接技术或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性状。原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物优点：定向地改造生物的遗传性状；实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种 专题1 基因工程原理操作环境操作对象

2、操作水基因工程成功的理论基础：（1）所有生物的DNA都是以4种脱氧核苷酸为基本组成单位，构成独特的双螺旋结构，这为不同种生物DNA的成功拼接提供了物质基础。（2）所有生物公用一套遗传密码子，为某种生物的基因能够在其他生物细胞内指导蛋白质的合成提供了可能。（3）基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位，其表达具有一定的独立性，为目的基因在受体细胞中的表达提供了前提条件。基因工程成功的理论基础：（1）所有生物的DNA都是以4种脱氧培育转基因大肠杆菌的简要过程：普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)人体组织细胞提取胰岛素基因与运载体DNA拼接导入大肠杆菌(含胰岛素基因)转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素

3、)实例展示培育转基因大肠杆菌的简要过程：普通大肠杆菌人体组织细胞提取胰培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE胰岛素基因从人体细胞内提取出来2.TWO胰岛素基因与运载体DNA连接3.THREE胰岛素基因导入受体(大肠杆菌)细胞基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE胰岛素基因从人体细胞1.1 DNA重组技术的基本工具1、掌握基因工程的操作工具2、理解运载体具备的条件3、模拟重组DNA的操作1.1 DNA重组技术的基本工具1、掌握基因工程的操作工具12345脱氧核苷酸的结构1、限制性核酸内切酶-“分子手术刀”12345脱氧核苷酸的结构1、限制性核酸内切酶-

4、 G1234512345 A3,5-磷酸二酯键3端5端3端5端磷酸二酯键1、限制性核酸内切酶-“分子手术刀” G1234512345 A3,5仔细观察各限制酶 识别的特定序列有何 特点？限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，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 ，称为回文序列1、限制性核酸内切酶-“分子手术刀”仔细观察各限制酶 识别的特定序列有何 特点？限制酶的识别序列中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoRI限制酶的作用中轴线在G与A之

5、间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 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。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaI限制酶的作用在G与C之间切割SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线平末端平末端SmaI限制酶的切割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。平末端平末端SmaI限制酶的切割当限制酶从识别序列的中你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是

6、什么吗？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。寻根问底为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中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。 1.

7、1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？原核生物易受自16类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌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)“分子缝合针”DNA连接酶1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT16类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4

8、DNA把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键DNA连接酶的作用1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来DNA连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能连接单链DNA！1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技

9、术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来DNA连接酶的缝合DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNA连接酶的缝合作用1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPTDNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可A A T T GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回1.1DNA重组

10、技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPTA A T T GCDNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质不同点模板作用对象 作用结果用途都能催化形成磷酸二酯键都是蛋白质不需要需要形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制DNA连接酶与DNA聚合酶的比较只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重

11、组技术的基本工具26PPTDNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质模板作用对象 载体的作用载体的必要条件载体的种类3“分子运输车”运载体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。3）具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。4）必须是安全的 ，对受体细胞无害。5）载体DNA 分子应大小适中，以便于提取和操作1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制细菌的质粒病毒：噬菌体衍生物、动植物病毒等。 1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1

12、DNA重组技术的基本工具26PPT载体的作用载体的必要条件载体的种类3“分子运输车”运载体有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起复制质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。最常用运载体质粒 实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。有切割

13、位点能复制3、完成重组DNA模拟操作1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT3、完成重组DNA模拟操作1.1DNA重组技术的基本工具262、DNA连接酶-“分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体-“分子运输车”1、限制性核酸内切酶-“分子手术刀”课堂小结来源：主要从原核生物中分离纯化而来种类：已经分离出大约4000种作用：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。结果：形成两种末端：黏性末端或平末端种类：EcoliDNA连接

14、酶T4DNA连接酶，作用：把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键作用：将目的基因导入受体细胞中。在受体细胞内对目的基因进行大量复制特征：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。3）具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。4）必须是安全的 ，对受体细胞无害。5）载体DNA 分子应大小适中，以便于提取和操作种类：细菌的质粒病毒：噬菌体衍生物、动植物病毒等。 1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT2

15、、DNA连接酶-“分子缝合针”3、基因进入受体细胞限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。（1）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的） 课堂练习1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重组技术的基本工具26PPT1.1DNA重

16、组技术的基本工具26PPT限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同3.物体的两个分运动是直线运动，则它们的合运动一定是直线运动4.若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合运动一定是曲线运动5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。7.先用低倍镜找到叶肉细胞，然后换用高倍镜观察。注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，仔细看看每个细胞中细胞质流动的方向是否一致致。8.内质网以类似于“出芽”的形式形成具有膜的小泡，小泡离开内质网，移动到高尔基体与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分。高尔基体又以“出芽”方式形成小泡，移动到细胞膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。9.使细胞具有一个相对稳定的内部环境。在物质的运输与交换