专题11DNA重组技术的基本工具.ppt

专题 1.1DNA重组技术的基本工具,学习目标,1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。 2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。,同步学案,1.基因工程又称为 技术或 技术。在体外将 基因 经“剪切”和“拼接”后，导入受体细胞内进行 ，使 在受体细胞内表达，产生出人类所需要 的或创建新的生物类型。,【答案】基因拼接、DNA重组、外源、无性繁殖、重组、基因产物,2.基因操作的工具 （1）基因的剪刀： ，主要存在于 中，特点：具有 ，功能：能够识别双链DNA分子的某种 核苷酸序列，并且使每一条链中 部位的两个核苷酸之间的 断开，因此具有 。大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸组成。 （2）基因针线： ，其作用是将两段乃至数段DNA片段拼接起来的酶，主要是把两个 之间的缝隙“缝合”起来。 分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从 中分离得到的，称为 ；另一类是从 中分离出来的，称为 。,两种DNA连接酶的比较： 相同点：都缝合键。 区别：EcolDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的 之间连接起来，而不能将双链DNA片段 之间进行连接；而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的 ，又可以“缝合”双链DNA片段的 。但连接平末端的之间的效率较 。 （3）基因的运输工具： ，具备条件:对受体细胞的 没有决定作用，能在受体细胞内 ，并稳定保存,具有 切点，便于 的连接，具有某些 ，便于筛选、检测、常见的运载体有 。,【答案】（1）限制性内切酶、原核生物、专一性、特定、特定、磷酸二脂键、专一性、6 （2）DNA连接酶、黏性末端、大肠杆菌、EcolDNA连接酶、T4噬菌体、T4DNA连接酶、磷酸二脂、黏性末端、平末端、黏性末端、平末端、低 （3）运载体、生存、复制、多个限制酶切点、目的基因、标记基因、动植物病毒、土壤农杆菌、大肠杆菌,3.基因工程中，限制性内切酶切质粒 ，个切口 ，个黏性末端，限制性内切酶切取目的基因个切口， 个黏性末端。,【答案】一、两、两、两,4.运载体的条件之一是含 种酶的 切点，而不是 含种酶的切点。,【答案】多种、一个、一种、多个,1.基因剪刀限制性内切酶（微生物中） 特点：一种限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并能在特定的切点上切割DNA分子。 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1个酶的切点。 画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。,知识与技能,答：,画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。 答：,2.基因的针线DNA连接酶：作用是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。 （1）分类 连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为EcolDNA连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4DNA连接酶。 （2）作用 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。,（3）DNA连接酶连接的是什么部位？ DNA连接酶是将一段DNA片段3端的羟基与另一DNA片段5端磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键，而不是连接互补碱基之间的氢键。 3.基因的运输工具运载体 （1）作用： 将外源基因导入受体细胞 （2）特点： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选。,（3）作为载体必须具备以下条件： 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 （4）举例： 经常使用的有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 注意：区分题目中的“工具”和“工具酶”,典例精析,【解析】从两个方面分析，（1）质粒是一个小型环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器；（2）质粒是一个重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒。,【答案】 B,变式练习1 基因工程中可用作载体的是（ ） 质粒 噬菌体 病毒 动物细胞核 A. B. C. D.,【答案】 A,例2 镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是（ ） A.解旋酶 B.DNA连接酶 C.限制性内切酶 D.RNA聚合酶,【解析】选项B,D可以直接排除。对于选A可能理解为的：既然是检测突变的部位,那么很自然想到用该基因的探针，进行碱基互补配对杂交而检测之(相关知识见教材鉴定人猿亲缘关系和基因工程处都有所涉及)，但是分子杂交的前提必须是单链DNA，于是很自然想到用解旋酶处理被检测基因。但是，解开DNA双链结构不一定要用解旋酶，在高温或者用强碱溶液处理也可以得到单链DNA，而且题干上也有“必须使用的酶”的叙述，所以可以排除A选项。,对于C选项的理解：限制酶只是把原DNA切成很多片段，其中某个片段可能包含突变的目的基因，然后再用化学方法处理成单链，最后再和探针杂交，根据放射性(或荧光)出现部位而检测出突变部位，这种技术其实就是所谓的基因诊断。 如不用限制酶把DNA切割成若干片段，通过其他方法把DNA处理成单链，然后与DNA探针杂交，但是，已经变性成单链的DNA很有可能常温下复性，可能回折重新形成许多双链区，如果恰恰突变部位及其临近区域和该单链其他区域结合成双链，那么必然影响探针与 相应部位的结合，也就无法准确检测到突变部位。,【答案】,变式练习2 已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果在该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是( ),A.3 B.4 C.9 D.12,【解析】这道题目可以转化为单纯的数字计算题。每个DNA分子上至少有1个酶位点被该酶切断，可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。从这三个切点进行酶切，可得到片段种类有四种（即a、b、c、d四种）；从其中两个切点进行酶切，可得到不同于前面的片段种类有三种（即a+b、b+c、c+d三种）；只有一个切点，得到不同于前面的片段种类有两种（即a+b+c、b+c+d两种）。故最多能产生片段种类4+3+2=9种。,【答案】,例3 限制性内切酶I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I的1个切点，在目的基因的两侧各有l个酶的切点。用上述两种酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA。 （1）请画出质粒被限制酶I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连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？,【解析】限制性内切酶能识别DNA分子上特定的序列和切点并进行切割，限制性内切酶具有专一性，即一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列。被限制性内切酶切开的DNA两条单链切口，各含有几个伸出的、可互补配对的核苷酸，这种切口就是黏性末端。黏性末端之间，只要切口处伸出的核