DNA重组技术的基本工具(36)（PPT40页).ppt

复习,1、生物体的遗传物质是什么？生物体遗传的基本单位是什么？,2、为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？,3、生物的性状是怎样表达的？,基因工程的产物：,专题一基因工程,基因工程的概念：,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,一、基因工程的概念,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,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,早期基础理论,孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,早期基础理论,摩尔根证明基因在染色体上，并提出基因的连锁互换定律。,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,早期基础理论,艾弗里证明DNA是主要遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,早期基础理论,克里克等提出中心法则,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,早期基础理论,1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。,科技探索之路：,基础理论和技术发展催生了基因工程,1)基因转移载体的发现2)工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明4)DNA体外重组的实现5)重组DNA表达实验的成功6)第一例转基因动物问世7)PCR技术的发明,没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,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),棉花植株(有抗虫特性),重组DNA,导入,形成,思考：在以上过程中关键步骤或难点是什么？,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,关键步骤二：,抗虫基因与棉花DNA“缝合”,关键步骤三：,抗虫基因进入棉花细胞,“分子手术刀”限制性核酸内切酶,“分子缝合针”DNA连接酶,“分子运输车”载体,1-1DNA重组技术的基本工具,“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。,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,酶的特异性,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,3,作用结果：产生黏性末端或平末端。思考：限制酶在于原核生物中的作用？,思考,在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？,原核生物很容易受到自然界中外源DNA的入侵，但是长期的进化过程中，这些原核生物却没有因为外源DNA的入侵而灭绝。根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的原因吗？,原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的DNA，这是原核生物在长期进化过程中形成的一套防御机制。,寻根问底：,G,2、作用：限制酶切割磷酸二酯键,3、结果：形成黏性末端,EcoR,黏性末端,黏性末端,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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。,Sma,平末端平末端,3、结果：形成平末端,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。,动手操作吧！,1、CTGCAG,2、GCGC,基因的针线DNA连接酶,切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，你觉得可以用什么酶？,作用部位：,是磷酸二酯键（扶手）不是氢键（梯子）,DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。,连接酶类型,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,来源,功能,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),相同点,差别,二、“分子缝合针”DNA连接酶,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！,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？,T4DNA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,AATTG,C,A,A,T,T,A,A,T,T,DNA聚合酶的作用,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。,基因进入受体细胞的载体,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，你如何察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？,三、“分子运输车”载体,认识常用的载体质粒,质粒主要存在于细菌和酵母菌体内。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNA分子。,常用的载体：质粒,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,质粒主要存在于细菌和酵母菌体内。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNA分子。,2和7能连接形成ACGTTGCA；4和8能连接形成GAATTCCTTAAG；3和6能连接形成GCGCCGCG；1和5能连接形成CTGCAGGACGTC。,课堂练习：,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶,A,课堂练习：,2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制B、有多