选修三专题一基因工程课件

生物 选修 3现代生物科技专题目 录q 专题 1 基因工程q 专题 2 细胞工程q 专题 3 胚胎工程q 专题 4 生物技术的安全性和伦理问题q 专题 5 生态工程专题 1 基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程20世纪中叶， 基础理论 取得了重大突破q 1.DNA是遗传物质的证明q 2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立q 3.遗传密码的破译技术发明 使基因工程的实施成为可能q 1.基因转移载体的发现q 2.工具酶的发现q 3.DNA合成和测序技术的发明q 4.DNA体外重组的实现q 5.重组 DNA表达实验的成功q 6.第一例转基因动物问世q 7.PCR技术的发明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 果基因拼接技术或基因拼接技术或 DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基因工程的概念基因工程的概念转基因抗虫棉花转基因抗虫棉花转入 苏云金杆菌 的一个抗虫基因，是中国目前最主要的转基因作物。 基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花 (无抗虫特性无抗虫特性 )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取抗虫基因抗虫基因与与 运载体运载体 DNA拼接拼接导入导入 棉花细胞棉花细胞 (含含 抗虫基因抗虫基因 )棉花植株棉花植株 (有有 抗虫特性抗虫特性 ) 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内 提取出来。提取出来。关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因抗虫基因 与运载体与运载体 DNA连接连接 。关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因抗虫基因 导入导入 受体（棉花）细胞。受体（棉花）细胞。通过观察抗虫棉的培育过程，你认为关键通过观察抗虫棉的培育过程，你认为关键的步骤是什么？的步骤是什么？关键步骤一的工具：基因的关键步骤一的工具：基因的 剪刀剪刀 限制性内切酶。限制性内切酶。关键步骤二的工具：基因的关键步骤二的工具：基因的 针线针线 DNA 连接酶。连接酶。关键步骤三的工具：基因的关键步骤三的工具：基因的 运输工具运输工具 运载体。运载体。1.1 DNA重组技术的基本工具基本工具：q 限制性核酸内切酶 “ 分子手术刀 ”q DNA连接酶 “ 分子缝合针 ”q 基因进入受体细胞的载体 “ 分子运输车 ”识别双链识别双链 DNA分子的某种分子的某种 特定的核苷酸序特定的核苷酸序列列 ，并且使每一条链中特定部位的两个，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的核苷酸之间的 磷酸二酯键磷酸二酯键 断开。断开。主要是从原核生物中分离纯化出来主要是从原核生物中分离纯化出来 的一的一种酶。能将外来的种酶。能将外来的 DNA切断，由于这种切断，由于这种切割作用是在切割作用是在 DNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。4000种。种。1、来源：、来源： 2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果： 形成两种末端形成两种末端 粘性末端粘性末端平末端平末端限制性核酸内切酶什么叫磷酸二酯键？T磷酸二酯键1234512345A大肠杆菌大肠杆菌 (E.coli)的一种限制酶的一种限制酶 能识别能识别 GAATTC序列序列 ，并在，并在 G和和 A之间切开。之间切开。限制酶限制酶什么叫黏性末端？限制限制酶酶什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的 DNA两条单链的切口，带两条单链的切口，带有几个有几个 伸出的核苷酸伸出的核苷酸 ，他们之间，他们之间 正好互补正好互补配对配对 ，这样的切口叫，这样的切口叫 黏性末端黏性末端 。什么叫黏性末端？什么叫平末端？当限制酶当限制酶 从识别序列的中心轴线处切开时从识别序列的中心轴线处切开时， 切开的切开的 DNA两条单链的切口，是两条单链的切口，是 平整平整 的的，这样的切口叫，这样的切口叫 平末端平末端 。切割切割 DNA分子时产生的两种不同末端分子时产生的两种不同末端限制酶所识别的序列有什么特点？q 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。中轴线两侧的双链中轴线两侧的双链 DNA上的碱基是反向对称排列的。上的碱基是反向对称排列的。q 用同一种限制性酶处理不同 DNA片段，会形成 同样的黏性末端 ，可进行重组。原核生物容易受到自然界外源 DNA的入侵，限制酶是原核生物的一种 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，使之失效，达到保证自身的安全的目的。限制酶在原核生物中的作用是什么？q 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；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。为什么细菌中限制酶不剪切本身的 DNA？qEcoli DNA 连接酶qT4 DNA 连接酶DNA连接酶作用部位： 磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶 可把黏性末端可把黏性末端 之间的缝隙之间的缝隙 “ 缝合缝合 ”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的这样一个重组的 DNA分子就形成了。分子就形成了。DNA连接酶区别：q Ecoli DNA 连接酶q 只能将双链 DNA片段互补的粘性末端之间连接起来，不能将双链 DNA片段平末端之间进行连接q T4 DNA 连接酶q 既可 “缝合 ”双链 DNA片段互补的黏性末端，又可以 “缝合 ”双链 DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低DNA连接酶DNA连接酶与连接酶与 DNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？q 相同点：q 两者都是形成磷酸二酯键。q 不同点：q DNA连接酶 :是将 DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。 q 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连接到正在合成的