DNA重组的技术基本工具ppt课件.ppt

1 抗虫棉 普通棉 回忆旧知识 高二生物备课组 2 基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌 有抗虫特性 抗虫基因 普通棉花 无抗虫特性 棉花细胞 含抗虫基因 导入 与运载体DNA拼接 棉花植株 有抗虫特性 关键步骤一 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取关键步骤二 抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三 抗虫基因进入棉细胞 关键步骤一的工具 基因的剪刀 限制性内切酶关键步骤二的工具 基因的针线 DNA连接酶关键步骤三的工具 基因的运输工具 运载体 思考 关键步骤是什么 难题 3 4 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 基因重组 基因工程 5 专题一基因工程 6 资料分析 位于费城托马斯 杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草作物中 转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质 而这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒 7 此转基因实验实现了哪种生物的哪些性状在另外哪种生物中表达 性状的表达与我们从前学过的什么过程有关 要实现药物基因在烟草中的表达 要提前做哪些关键工作 8 1 1DNA重组技术的基本工具 9 基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌 有抗虫特性 抗虫基因 普通棉花 无抗虫特性 棉花细胞 含抗虫基因 导入 与运载体DNA拼接 棉花植株 有抗虫特性 关键步骤一 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取关键步骤二 抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三 抗虫基因进入棉细胞 关键步骤一的工具 基因的剪刀 限制性内切酶关键步骤二的工具 基因的针线 DNA连接酶关键步骤三的工具 基因的运输工具 运载体 思考 关键步骤是什么 难题 10 DNA重组技术的基本工具 工欲善其事 必先利其器 想一想 获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢 实现这一精确的操作过程的工具是什么呢 11 DNA重组技术的基本工具 准确切割DNA的工具 分子手术刀 DNA片段的连接工具 分子缝合针 基因转移工具 分子运输车 基因的大小以纳米计算 要对它进行剪切 拼接等操作 没有非常精细的工具是不行的 进行基因操作最少需要以下三种工具 12 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 13 限制酶在原核生物中的作用 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵 但是 生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制 以防止外来病原物的侵害 限制酶就是细菌的一种防御性工具 当外源DNA侵入时 会利用限制酶将外源DNA切割掉 以保证自身的安全 所以 限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA 使之失效 从而达到保护自身的目的 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 14 识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列 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 能将外来的DNA切断 由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的 故名限制性核酸内切酶 4000种 形成两种末端 一 分子手术刀 限制性核酸内切酶 15 大肠杆菌的一种限制酶 EcoR 能识别GAATTC序列 并在G和A之间切开形成黏性末端 Sma 能识别CCCGGG序列 并在C和G之间切割形成平末端 16 17 T 磷酸二酯键 A 18 限制酶切割DNA后形成的末端 黏性末端 平末端是如何形成的 19 20 重播 21 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 22 限制性内切酶 限制酶 23 限制酶所识别的序列有什么特点 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 24 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 25 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时 产生的是平末端 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时 产生的是黏性末端 26 1 下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是 A B C D TCGAGCTTAA AGGTTCCA AGCTTCAG AATTCG 2 下列哪一种酶是基因工程的工具酶 A 限制性核酸内切酶B DNA酶C RNA酶D 运载体 记住了 27 2和7能连接形成 ACGT TGCA 4和8能连接形成 GAATTC CTTAAG 3和6能连接形成 GCGC CGCG 1和5能连接形成 CTGCAG GACGTC 教材P7思考与探究1 28 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口 可产生几个黏性末端 一个目的基因有几个黏性末端 要切两个切口 产生四个黏性末端 两个 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 是不是把两者的黏性末端黏合起来 这样就真的合成重组的DNA分子了 实际还不够 还需要DNA连接酶进行连接 思考题 29 二 DNA连接酶 分子缝合针 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 1 种类 2 作用部位 两类 磷酸二酯键 限制酶切割后有两种不同的结果 一种产生黏性末端 一种产生平末端 那么恢复它们的连接时 所用DNA连接酶是否可以不加选择 30 连接酶有两种 一种是从大肠杆菌中分离得到的 称之为E coli连接酶 另一种是从T4噬菌体中分离得到 称为T4连接酶 这两种连接酶催化反应基本相同 都是连接双链DNA的缺口 而不能连接单链DNA E coli连接酶只能连接黏性末端 T4连接酶既可 缝合 黏性末端 又可 缝合 平末端 31 二 DNA连接酶 分子缝合针 DNA连接酶连接黏性末端之间的磷酸二酯键 形成重组的DNA分子 32 DNA连接酶 分子缝合针 DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗 为什么 33 34 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 35 运载体 常用主要有两类 1 细菌的质粒 绝大多数是环状DNA分子 2 噬菌体或某些动植物病毒 三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 36 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 37 基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒 即独立于细菌拟核处染色体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 其实不然 作为基因工程使用的载体必需满足以下条件 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的筛选 4 载体DNA必需是安全的 不会对受体细胞有害 或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去 5 载体DNA分子大小应适合 以便提取和在体外进行操作 太大就不便操作 实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件 都要进行人工改造后才能用于基因工程操作 38 作为载体的必要条件 能自我复制有切割位点能与目的基因结合能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达 有遗传标记基因对受体细胞无害比较容易得到 39 3 基因的运输工具 运载体 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 将来可用含青霉素的培养基鉴别 40 运载体的作用有哪些 一 将外源基因转移到受体细胞中 二 利用运载体在受体细胞内 对外源基因进行复制 41 基因的载体 分子运输车 载体必须具备的条件 1 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接 3 具有某些标记基因 便于进行筛选 如抗菌素的抗性基因 产物具有颜色反应的基因等 4 对受体细胞无害 载体的作用 1 将外源基因转移到受体细胞中去 2 利用运载体在受体细胞内 对外源基因进行大量复制 常用的载体有 质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 42 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 43 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 练习 44 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的 在基因操作的基本步骤中 不进行碱基互补配对的步骤是 A 人工合成目的基因B 目的基因与运载体结合C 将目的基因导入受体细胞D 目的基因的检测和表达 C 练习 45 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 目的基因须由运载体导入受体细胞D 质粒都可作为运载体 BD 练习 46 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 DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键