选修三_专题一_基因工程课件.ppt

生物选修3现代生物科技专题 目录 专题1基因工程专题2细胞工程专题3胚胎工程专题4生物技术的安全性和伦理问题专题5生态工程 专题1基因工程 基础理论和技术的发展催生了基因工程 20世纪中叶 基础理论取得了重大突破1 DNA是遗传物质的证明2 DNA双螺旋结构和中心法则的确立3 遗传密码的破译 技术发明使基因工程的实施成为可能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 基因工程的概念 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术 通俗地说 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 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 基因工程的概念 转基因抗虫棉花 转入苏云金杆菌的一个抗虫基因 是中国目前最主要的转基因作物 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 与运载体DNA拼接导入 棉花细胞 含抗虫基因 棉花植株 有抗虫特性 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么 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 抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三 抗虫基因导入受体 棉花 细胞 通过观察抗虫棉的培育过程 你认为关键的步骤是什么 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 1 1DNA重组技术的基本工具 基本工具 限制性核酸内切酶 分子手术刀 DNA连接酶 分子缝合针 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 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 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 限制性核酸内切酶 什么叫磷酸二酯键 T 磷酸二酯键 A 大肠杆菌 E coli 的一种限制酶能识别GAATTC序列 并在G和A之间切开 限制酶 什么叫黏性末端 限制酶 什么叫黏性末端 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 什么叫黏性末端 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 切割DNA分子时产生的两种不同末端 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 7 中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称排列的 用同一种限制性酶处理不同DNA片段 会形成同样的黏性末端 可进行重组 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵 限制酶是原核生物的一种防御性工具 当外源DNA侵入时 会利用限制酶将外源DNA切割掉 使之失效 达到保证自身的安全的目的 限制酶在原核生物中的作用是什么 因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制 对于外源入侵的DNA可以降解 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 为什么细菌中限制酶不剪切本身的DNA E coliDNA连接酶T4DNA连接酶 DNA连接酶 作用部位 磷酸二酯键 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 区别 E coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来 不能将双链DNA片段平末端之间进行连接T4DNA连接酶既可 缝合 双链DNA片段互补的黏性末端 又可以 缝合 双链DNA片段的平末端 但连接平末端之间的效率比较低 DNA连接酶 DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗 相同点 两者都是形成磷酸二酯键 不同点 DNA连接酶 是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来 不需要模板 DNA聚合酶 是以一条DNA链为模板 将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到正在合成的DNA单链中 形成一条与模板链互补的DNA链 DNA聚合酶 是以一条DNA链为模板 将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到正在合成的DNA单链中 形成一条与模板链互补的DNA链 基因进入受体细胞的运载体 常用运载体 质粒 噬菌体衍生物 动植物病毒质粒存在 主要存在于细菌的染色体以外 特性 是很小的环状DNA分子 在细胞染色体外能够自我复制 大肠杆菌质粒的分子结构示意图 大肠杆菌质粒的分子结构示意图 作为运载体的条件 1 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运载体上去 2 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 必需带有标记基因 以便重组后进行重组DNA分子的辨认和筛选 4 必需是安全的 不会对受体细胞有害 也就是能够安全地 借居 在受体细胞中 5 分子大小应适合 以便提取和在体外进行操作 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 课本知识回顾 基因工程又叫做或 通俗地说 就是按照人们的意愿 把一种生物的某种提取出来 加以 然后放到另一种生物的细胞里 改造生物的遗传性状 基因拼接技术 DNA重组技术 基因 修饰改造 定向地 分子手术刀 分子缝合针 分子运输车 限制酶 DNA连接酶 基因进入受体细胞的载体 限制性核酸内切酶 主要是从的一种酶 识别双链DNA分子的某种 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开