高中生物 1.1 DNA重组技术的基本工具课件 新人教版VIP

专题一 基因工程 基因工程的应用 2005年全世界约有糖尿病患者1 8亿 我国约6000万 治疗糖尿病特效药 胰岛素 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 思考 基因的表达与基因的什么过程有关 密码子在生物界是的 通用 基因工程的产物 基因工程的概念 基因工程 又叫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特性 DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 剪切 拼接 导入 表达 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 达尔文提出生物进化论 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 摩尔根证明基因在染色体上 并提出基因的连锁互换定律 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 艾弗里证明DNA是主要遗传物质 DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 沃森 克里克提出DNA的双螺旋结构模型 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 梅塞尔松 斯塔尔证明DNA的半保留复制 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 克里克等提出中心法则 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 早期基础理论 1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码 1966年霍拉纳用实验加以证明 科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程 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 1 1DNA重组技术的基本工具 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 普通棉花抗虫棉 想一想 完成抗虫棉的培育 需要哪些关键工作 基因工程培育抗虫棉的简要过程 普通棉花 无抗虫特性 提取 抗虫基因 通过运载体导入 转基因棉花含抗虫基因 转基因棉花有抗虫特性 苏云金芽孢杆菌 转基因棉花产生伴胞晶体 思考 在以上过程中关键步骤或难点是什么 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 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 载体 一 限制性核酸内切酶 分子手术刀 3 作用结果 识产生黏性末端或平末端 思考 限制酶在于原核生物中的作用 1 种类与命名 现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶 限制酶 粘质沙雷氏杆菌 Serratiamarcesens Sma 大肠杆菌 EscherichiacoliR EcoR 练习 流感嗜血杆菌的d菌株 Haemophilusinfluenzaed 中先后分离到3种限制酶 则分别命名为 Hind Hind 和Hind 命名方法 1 作用特点 断开磷酸二酯键 磷酸二酯键 H2O 1 作用特点 断开磷酸二酯键 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水解酶的区别 切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键 形成片段的DNA 切割磷酸二酯键 形成单个的脱氧核苷酸 1 作用特点 断开磷酸二酯键 限制酶的识别序列 回文序列 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 1 作用特点 断开磷酸二酯键 EcoR 黏性末端 黏性末端 1 作用特点 断开磷酸二酯键 Sma 平末端平末端 二 分子缝合针 DNA连接酶 3 作用原理 催化磷酸二酯键形成 1 E coliDNA连接酶或T4DNA连接酶 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 2 T4DNA连接酶 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 连接酶类型总结 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 4 比较 DNA连接酶与DNA聚合酶 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 载体 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 课堂练习 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 A 同种限制酶B 两种限制酶C 同种连接酶D 两种连接酶 A 课堂练习 2 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