DNA重组技术的基本工具课件解读.ppt

基因工程 专题1 每100kg猪或牛的胰腺中仅可提取4 5g 1979年 美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内 实现了细菌生产胰岛素 大大降低了生产成本 治疗糖尿病特效药 据WTO调查 2005年全世界约有糖尿病患者1 8亿人 我国约6000万 胰岛素 思考 转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达 这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关 密码子在生物界是的 共用 基因工程的产物 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过和 赋予生物以 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 基因工程是在水平上进行设计和施工的 又叫做技术 定向地改造生物的遗传特性 转基因技术 体外DNA重组 DNA分子 DNA重组 新的遗传特性 基因工程的概念 DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 剪切 拼接 导入 表达 问题探讨 苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因 让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达 可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉 想一想需要做哪些关键工作 普通棉花抗虫棉 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 一 DNA重组技术的基本工具 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具 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 基因进入受体细胞的载体 1 1 DNA重组技术的基本工具 思考 自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况 2 单细胞生物并没有在进化中灭绝 有何保护机制 可能产生了一些特殊的酶来防范 可而这种酶能识别外来侵入的DNA并将其分解 而对自身的DNA不能起作用 分子手术刀 限制性核酸内切酶 1 分子手术刀 限制酶 1 来源 主要是从中分离纯化出来的 2 功能 能够识别双链DNA分子的某种特定的 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开 切割部位一般都具有反向重复序列 因此具有专一性 特异性 3 结果 经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式 和 原核生物 核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 思考与探究P7 2 1 细菌中含有某种限制酶的细胞 其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列 2 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 为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA T 磷酸二酯键 A Goback 限制性内切酶与解旋酶的区别 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 限制酶的识别序列 能被限制酶特异性识别的切割部位都具有回文序列 在切割部位 一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致 限制酶所识别的序列 无论是6个碱基还是4个碱基 都可以找到一条中轴线 如图 中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称 重复排列的 想一想限制酶所识别的序列有什么特点 EcoR 黏性末端 黏性末端 EcoR 黏性末端 黏性末端 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 它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 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 平 末端 要切两个切口 产生四个黏性 平 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 平 末端 然后让两者的黏性 平 末端黏合起来 就似乎可以合成重组的DNA分子了 思考 GAATTC CTTAAG GAATTC CTTAAG EcoR GAATTC CTTAAG GAATTC CTTAAG 不同来源的DNA片段混合 将不同种来源的DNA片段连接起来 生物A基因片段 生物B基因片段 GAATTC CTTAAG GAATTC CTTAAG 酶切 二 分子缝合针 DNA连接酶 作用 把切下来的DNA片段拼接成新的DNA 即将脱氧核糖和磷酸连接起来 作用原理 催化形成 磷酸二酯键 类型 E coliDNA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 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 DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗 为什么 1 只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上 形成磷酸二酯键 形成磷酸二酯键 1 在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 2 以一条DNA链为模板 将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链 2 将DNA双链上的两个缺口同时连接起来 不需要模板 三 分子运输车 基因进入受体细胞的载体 载体需要的条件 有1 多个限制酶切点 对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制 表达 有某些标记基因 便于筛选 常用运载体 细菌的质粒 噬菌体或某些动植物病毒 假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录 转基因生物能有预想的效果吗 作为分子运输车 载体 如果没有切割位点将会怎样 霍乱菌的质粒多个限制酶切点 你会用它来做分子运输车吗 目的基因有没有进入受体细胞 如何去发现 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 3 天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗 为什么 不是 作为基因工程使用的载体必需满足以下条件 思考与探究P7 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 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 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 4 DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗 迄今为止 所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力 至于原因 现在还不清楚 也许将来会发现可以连接单链DNA的酶 思考与探究P7 什么是内含子和外显子 原核细胞基因的编码区是连续的 真核细胞基因的编码区是间隔的 不连续的 真核生物基因的结构特点是 编码区是间隔的 不连续的 也就是说 能够编码蛋白质的序列被不能编码蛋白质的序列分隔开来 成为一种断裂的形式 其中 能够编码蛋白质的序列叫外显子 不能编码蛋白质的序列叫内含子 真核基因包括编码区和非编码区 编码区又分为外显子和内含子 内含子不翻译蛋白质 知识拓展 什么是内含子和外显子 在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为结构基因 真核生物的结构基因是断裂的基因 一个断裂基因能够含有若干段编码序列 这些可以编码的序列称为外显子 在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开 这些间隔序列称为内含子 内含子 Interveningregion 是一个基因中非编码DNA片断 它分开相邻的外显子 更精确的定义是 内含子是阻断基因线性表达的序列 DNA上的内含子会被转录到前体RNA中 但RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行转译前被剪除 在成熟mRNA被保留下来的基因部分被称