高中生物 第一章第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生课件1 浙科版选修3.ppt

第一章基因工程第一节工具酶的发现和基因工程的诞生 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 操作水平 结果 基因重组 dna分子水平 定向地改造生物的遗传性状 获得人类所需要的品种 一 基因工程 1 概念 基因工程的产物 1 基因工程诞生的理论基础 dna是遗传物质的发现dna双螺旋结构的确立遗传信息传递方式的认定 dna是遗传物质的发现1928年格里菲思肺炎双球菌转化实验1944年艾弗里肺炎双球菌转化实验1952年赫尔斯和蔡斯 dna的双螺旋结构 1953年沃森和克里克 dna的分子结构 a c g t c a g t a t 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 磷酸二酯键 氢键 a t 遗传信息传递方式 3 基因工程创建的技术保障 剪刀 限制性核酸内切酶针线 dna连接酶运输工具 质粒等 一 基因的剪刀 限制性核酸内切酶 限制酶 2 定义 能够特异性识别和切割dna分子内一小段特定核苷酸序列的酶 3 特点 特异性 不同的限制性核酸内切酶能对dna分子上不同的核苷酸序列进行识别和切割 6 意义 得到我们所需要的基因 使dna重组成为可能 产生黏性末端 或平末端 5 结果 1 分布 主要在微生物中 4 作用部位 主链 磷酸二酯键 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口 可产生几个黏性末端 要切两个切口 产生四个黏性末端 如果把两种来源不同的dna用同一种限制酶来切割 会怎样呢 会产生相同的黏性末端 然后让两者的黏性末端黏合起来 就似乎可以合成重组的dna分子了 二 基因的针线 dna连接酶 dna连接酶可把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 即把梯子两边扶手的断口连接起来 这样一个重组的dna分子就形成了 dna连接酶的作用过程 5 3 5 3 3 5 5 3 二 基因的针线 dna连接酶 1 作用 将互补配对的两个黏性末端连接起来 2 连接的部位 不是氢键 而是dna主链上的缺口 磷酸二酯键 3 意义 可以把不同的dna连接在一起 使重组dna成为可能 dna连接酶与dna聚合酶的比较 dna聚合酶 dna连接酶 成分 作用部位 作用对象 作用时间 蛋白质 催化形成磷酸二酯键 连接dna片段 相同的黏性末端 连接脱氧核苷酸 基因工程形成重组dna dna复制 运载体 将外源基因送入受体细胞 三 基因的运输工具 运 载体 1 作用 2 条件 具有标记基因 便于进行筛选 1 能够在宿主细胞内复制并稳定保存 具有多个限制酶切点以便与外源基因相连 如抗菌素的抗性基因 产物具有颜色反应的基因等 质粒 3 种类 能够自主复制的双链环状dna分子 在细菌中以独立于染色体 拟核 以外的方式普遍存在 常含有抗生素抗性基因 4 意义 能将外源dna进入宿主细胞 使 转基因 成为可能 质粒 常用 噬菌体 植物病毒 动物病毒 同一种限制性核酸内切酶 猿猴病毒sv40的dna 噬菌体的dna dna连接酶 重组dna分子 1972年 美国斯坦福大学的科学家合成第一个人工dna重组产物 同一种限制性核酸内切酶 大肠杆菌的含四环素抗性基因的质粒 大肠杆菌的含卡那霉素抗性基因的质粒 dna连接酶 重组质粒 1973年 美国斯坦福大学的科学家 第一个基因工程的诞生 大肠杆菌 抗四环素和卡那霉素 1 以下说法正确的是 a 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的运载体c 运载体必须具备的条件之一是 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接d 基因控制的性状都能在后代表现出来 c 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 同种限制酶b 两种限制酶同种连接酶d 两种连接酶 a 有关基因工程的叙述中 错误的是 a 基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状 培育生物新品种b 重组dna的形成在细胞内完成c 目的基因须由载体导入受体细胞d 质粒可作为载体 b 不属于质粒被选为基因运载体的理由是 a 能复制b 有多个限制酶切点c 具有标记基因d 它是环状dna d t 磷酸二酯键 a a a t t g c c t t a a g 3 5 3 3 5 5 5 3 3 5 5 3 5 3 3 5 3 5 3 5 3 大肠杆菌中ecori限制酶的作用过程 重播 5 3 5 3 大肠杆菌中ecori限制酶的作用过程 什么叫黏性末端 当限制酶把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 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 第二节基因工程的原理和技术 二 基因工程的基本操作步骤 第一步 获取目的基因第二步 形成重组dna分子第三步 将重组dna分子导入受体细胞第四步 筛选含有目的基因的受体细胞第五步 目的基因的表达 二 基因工程操作步骤 第一步 获得目的基因 化学方法合成目的基因 利用聚合酶链式反应 pcr 技术扩增目的基因 从基因文库中获取目的基因 方法 目的基因的序列是已知的目的基因的核苷酸序列是未知的 基因dna文库的构建将总dna经过酶解 分离不同长短的dna片段 包含的基因片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上 转染细菌或体外包装到噬菌体颗粒上便构成了该生物的基因文库 第二步 形成重组dna分子 质粒 dna分子 限制性核酸内切酶处理 两个切口获得目的基因 dna连接酶 重组dna分子 重组质粒 同一种 一个切口两个黏性末端 二 基因工程操作步骤 第三步 将重组dna分子导入受体细胞 常用受体细胞 大肠杆菌 枯草杆菌 酵母菌 动植物细胞等方法举例 载体 质粒 宿主细胞 大肠杆菌 处理方法 氯化钙 目的 增加细胞壁透性 二 基因工程操作步骤 第四步 筛选含有目的基因的受体细胞 筛选原理 质粒 载体 上含有抗生素抗性基因 受体细胞本身不能抵抗抗生素 不具有抗生素抗性基因 因此只有导入重组dna分子 含目的基因 的受体细胞才能在含有抗生素的培养基中生存 二 基因工程操作步骤 第五步 目的基因的表达 成功标志 在受体细胞中产生人们需要的功能物质 二 基因工程操作步骤 1 在基因工程中使用的限制性核酸内切酶 其作用是 a 将目的基因从染色体上切割出来b 识别并切割特定的dna核苷酸序列c 将目的基因与运载体结合d 将目的基因导入受体细胞 b 随堂练习 2 基因工程是dna分子水平的操作 下列有关基因工程的叙述中 错误的是 a 限制酶只用于切割获取目的基因b 载体与目的基因必须用同一种限制酶处理c 基因工程所用的工具酶是限制酶 dna连接酶d 带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测 a 3 基因工程中常见的载体是 a 质体b 染色体c 质粒d 线粒体 c 4 运用现代生物技术 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中 为检测实验是否成功 最方便的方法是检测棉花植株是否有 a 抗虫基因b 抗虫基因产物c 新的细胞核d 相应性状5 转基因动物转基因时的受体细胞是 a 受精卵b 精细胞c 卵细胞d 体细胞 d a 限制酶是一群核酸切割酶 可辨识并切割dna分子上特定的核苷酸碱基序列 下图为四种限制酶bamhi ecori hind 以及bgi 的辨识序列