选修3专题111DNA重组技术的基本工具.pptVIP

转入人胰岛素基因的大肠杆菌,思考：,1、用传统的育种方法如杂交育种、诱变育种能够将人的基因移到大肠杆菌内吗？你认为通过什么实现的？,不能,基因工程或DNA重组技术,转入人胰岛素基因的大肠杆菌,2、为什么人胰岛素基因能够嫁接在大肠杆菌的DNA上？,两者的遗传物质都是DNA，DNA的结构都为双螺旋结构，组成的基本单位一样,都遵循碱基互补配对原则,转入人胰岛素基因的大肠杆菌,3、为什么人胰岛素基因能够在大肠杆菌合成人的胰岛素？,基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，具有一定的独立性，两者都遵循中心法则，密码子一样。,基因工程的概念,基因重组,基因,DNA分子水平,生物体外,定向改变生物性状,预习P1，埴写下表,切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼的受精卵中，与其DNA整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种鱼增大34倍。此项遵循的原理是 A、基因突变，DNARNA蛋白质 B、基因重组，DNARNA蛋白质 C、细胞工程，DNARNA蛋白质 D、染色体变异，DNARNA蛋白质,B,巩固练习,问题探讨,普通棉花 抗虫棉,苏云金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(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,棉花细胞(含抗虫基因),抗虫棉(有毒蛋白),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,重组DNA,导入,形成,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,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（剪切基因）,关键步骤二：,形成重组DNA（拼接基因）,关键步骤三：,重组DNA导入受体(棉花)细胞,基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,1.1 DNA重组技术的基本工具,关键步骤一的工具：,关键步骤二的工具：,关键步骤三的工具：,分子手术刀限制性内切酶,分子缝合针DNA连接酶,分子运输车运载体,1.1 DNA重组技术的基本工具,自主学习活动一：,DNA重组技术的基本工具有哪些？,预习后回答,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,自主学习活动二：,预习这部分内容，小结你所学的知识,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,识别双链DNA特定核苷酸序列，切断磷酸二酯键。具特异性。,原核生物,产生黏性末端或平末端,4000种,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,EcoR,Sam,GAATTC CTTAAG,CCCGGG GGGCCC,一些限制性内切酶识别序列及切割部位,C,A,G,T,T,G,A,C,磷酸二酯键部位,双链DNA结构,磷酸二酯键,图中各符号的名称,自主学习活动三：,G A A T T C,C T T A A G,用EcoR切割下面序列,G A A T T C,C T T A A G,G A A T T C,C T T A A G,中轴线,EcoR在G与A之间切割,黏性末端,G,C T T A A,A A T T C,G,G A A T T C,C T T A A G,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。,C C C G G G,G G G C C C,Sma切割下面序列,自主学习活动四：,C C C G G G,G G G C C C,Sma在G与C之间切割,中轴线,自主学习活动四：,1、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。,思考讨论：,限制性核酸内切酶存在于原核细胞中的作用是什么？,思考讨论2：,主要切割外源DNA使之失效，保护自身的作用,思考讨论3：,两个不同的DNA分子用相同的限制酶切割形成的黏性末端相同吗？黏性末端上碱基能否互补配对？,思考讨论4：,限制性核酸内切酶与DNA酶、解旋酶有什么区别？,限制性内切酶与DNA解旋酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将DNA两条链的氢键打开形成两条单链,限制性内切酶与DNA水解酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的DNA.,切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。,1、下列关于限制酶的叙述，正确的是 A、限制酶主要从真核生物中分离出来的 B、限制酶的识别序列只能是6个核苷酸组成 C、限制酶能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并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 D、限制酶切割产生的DNA片段末端都有黏性末端,【巩固练习】,C,2、下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是 ACTTAAG，切点在C和T之间 BCTTAAG，切点在G和A之间 CGAATTC，切点在G和A之间 DCTTAAC，切点在C和T之间,3、关于限制酶的说法中，正确的是 A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱 基序列 B、EcoRI切割的是GA之间的氢键 C限制酶一般不切割自身的DNA分 子，只切割外源DNA D限制酶只存在于原核生物中,C,4、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。 请画出质粒被限制酶切割后形成的黏性未端,4、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。 请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端。,4、 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。 上述两种不同限制酶切割后形成的黏性未端的碱基能否互补配对,5、能否用限制性核酸内切酶检测DNA发生了突变？,GAATTC CTTAAG,GAATTC CTTAAG,EcoR,不同来源的DNA片段混合,将不同种来源的DNA片段连接起来,生物A基因片段,生物B基因片段,G AATTC CTTAA G,酶切,GAATTC CTTAAG,同一种,G A A T T C,C T T A A G,G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,DNA连接酶,二、DNA连接酶“分子缝合针”,自主学习活动五：,预习本部分内容后，小结本部分内容,二、“分子缝合针” DNA连接酶,1、种类,2、作用,二、“分子缝合针” DNA连接酶,1、种类,2、作用, Ecoli DNA连接酶, T4 DNA连接酶,将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,学习活动六：,请选用适当的酶将下列DNA片段连接起来,G,C T T A A,G,A A T T C,Ecoli DNA连接酶 或T4DNA连接酶,把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,学习活动七：,请选用适当的酶将下列DNA片段连接起来,G G G,C C C,T4 DNA连接酶,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,二、“分子缝合针” DNA连接酶,Ecoli DNA连接酶作用:,T4DNA连接酶作用:,只连接黏性末端之间的磷酸二酯键,连接黏性末端和平末端之间的磷酸二酯键,以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析： GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中和 是由一种限制酶切割 形成的 末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用DNA连接酶通常是 。 （2） 和 是由另一种限制酶切割形成的 末端， 两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是 。,练习,平,黏性,T4连接酶,E.coliDNA连接酶或T4连接酶,在DNA重组技术过程中，DNA连接酶的作用位点及相应的化学键为 A、a，磷酸二酯键 B、 b，氢键 C、a，氢键 D、b，磷酸二酯键,a,b,a,寻根问底,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?,催化单个脱氧核苷酸连接成DNA单链,催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,催化双链DNA片段连接起来,为什么将目的基因导入受体细胞时需要载体？ 载体的化学本质是什么？ 假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，我们肉眼看不到，如何鉴定？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？,思考：,1.载体需要的条件：, 有1多个限制酶切点 对受体细胞无害 能自我复制 有某些标记基因,三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车,质粒,拟核,大肠杆菌细胞及质粒,三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车,2.常用运载体：, 细菌的质粒,2、常用的载体,（1）质粒,三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车,（2）噬菌体的衍生物,（3）动植物病毒,1、基因工程的载体，必须具备的条件及 理由是( ) A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并 大量复制，以便提供大量的目的基因 B、具有多个限制酶切点，以便于目的基 因的表达 C具有某些标记基因，以便为目的基因 的表达提供条件 D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存， 以便于进行筛选,A,2、质粒是基因工程最常见的载体，它的 主要特点是( ) 能自主复制 不能自主复制 大小合适 是蛋白质 是环状RNA 是环状DNA 能“友好”地“借居” A、 B、 C、 D、,C,3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？,提示： 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？ 不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：,思考与探究 P7,1） 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