DNA重组技术的基本工具(ppt 41页).ppt

想象空间 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 这种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 基因工程 基因工程的目的 专题一基因工程 基因工程概念 基因工程是指按照人们的意愿 进行严格的设计 并通过体外DNA重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 由于基因工程是在DNA水平上进行设计和施工的 因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术 定向改造生物 基因工程的概念 生物体外 基因重组 DNA分子水平 剪切 拼接 导入 检测表达 定向改造生物性状 打破物种界限 克服远缘杂交不亲和的障碍 遗传密码的通用性 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 定向改造生物的遗传性状 转基因鲑鱼 抗虫害的玉米 能发荧光的热带斑马鱼 普通热带斑马鱼是不发荧光的 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 乳汁中含有人生长激素的转基因牛 阿根廷 基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新 阅读课本 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 基因工程诞生的基础 一 基础理论的重大突破 1 生物遗传物质 DNA的发现 2 DNA双螺旋结构和中心法则的确立 3 遗传密码的破译 二 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 第一例转基因动物的问世 7 PCR技术的发明 基因工程培育抗虫棉的简要过程 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 导入 棉花细胞 抗虫棉花 组织培育 载体 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 要实现抗虫基因在棉花中的表达 要提前做哪些关键工作 1 1DNA重组技术的基本工具 DNA重组技术的基本工具 准确切割DNA的工具 分子手术刀 基因剪刀 DNA片段的连接工具 分子缝合针 基因针线 基因转移工具 分子运输车 运载体 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 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 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 约4000种 1 来源 2 种类 3 化学本质 4 作用 一 分子手术刀 限制性核酸内切酶 蛋白质 5 作用特点 特异性 限制性内切酶作用过程 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 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 中轴线 平末端 磷酸二酯键 T 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A 磷酸二酯键 6 作用部位 8 切割方式 一 分子手术刀 限制性核酸内切酶 磷酸二酯键 由6个 4 5或8个 核苷酸组成 无论是几个碱基 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 回文序列 7 识别序列的特点 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 P4寻根问底和P7思考与探究第2题 1 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 2 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 思考 DNA连接酶 把两种来源的DNA 用同一种限制酶切割 的末端黏合起来 1 种类 2 作用 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 这样一个重组的DNA分子就形成了 二 分子缝合针 DNA连接酶 DNA连接酶作用部位 DNA连接酶作用部位 DNA连接酶的作用过程 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 可把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 E coliDNA连接酶或T4DNA连接酶 即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙 缝合 起来 但效率较低 T4DNA连接酶 3 E coliDNA连接酶与T4DNA连接酶比较 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 4 特点 5 结果 对末端类型有专一性要求 对碱基序列无专一性要求 脱水缩合形成磷酸二酯键 DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点 P6寻根问底 答 不是一回事 DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键 二者的差别主要表现在 1 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3 末端的羟基上 形成磷酸二酯键 而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键 2 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形成一条与模板链互补的DNA链 而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来 因此DNA连接酶不需要模板 此外 二者虽然都是由蛋白质构成的酶 但组成和性质各不相同 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连接酶的区别 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 作用 种类 本质都是 条件 双链DNA 质粒 噬菌体和动植物病毒 将外源基因送入受体细胞 三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 质粒 最常用的载体 广泛地存在于细菌中 是独立于细菌拟核DNA之外的能自主复制的很小的双链环状DNA分子 质粒并非细菌生存所必不可少的 不同的质粒具有不同的遗传信息 质粒可以在细菌间传递与丢失 质粒的复制可不依赖于拟核DNA 但复制只能在宿主细胞内成 有些质粒相容 共存于一个细菌内 有些质粒不相容 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 作为载体没有限制酶切割位点将怎样 目的基因是否进入受