专题基因工程DNA重组技术的基本工具PPT课件

.,1,日本首次成功培育蓝玫瑰。玫瑰的基因不能编码合成蓝色色素，将三色紫罗兰的基因导入玫瑰，培育出含蓝色素的玫瑰，售价在2000日元至3000日元。,蓝色妖姬,.,2,抗虫基因来自苏云金杆菌。抗虫基因导入作物后能编码一种毒蛋白，使害虫致死。,抗虫棉,.,3,基因工程,基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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，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分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。,甲生物,乙生物,新类型,概念（P3）:,原理：基因重组,目的：定向改造生物的遗传性状。,意义：克服远缘杂交不亲和的障碍（打破物种间的生殖隔离）。,（目的基因）,.,4,基因工程的概念,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的新生物类型和产品,剪切,拼接,导入,表达,.,5,问题探讨,用基因工程培育抗虫棉需要哪些基本工具?,.,6,1.1DNA重组技术的基本工具,一、“分子手术刀”,限制性核酸内切酶（限制酶）,DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,二、“分子缝合针”,三、“分子运输车”,.,7,阅读课本4-5页“限制性核酸内切酶分子手术刀”的相关内容，填写下表,自主学习,主要从原核生物中分离纯化而来,已经分离出大约4000种,1、识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,2、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。,形成两种末端：黏性末端或平末端,一、“分子手术刀”,限制酶,(特异性),.,8,脱氧核苷酸的结构,.,9,G,A,3,5-磷酸二酯键,3端,5端,3端,5端,磷酸二酯键,氢键,.,10,GAAGTACTTAAGGCATGGGCCCGGATT,EcoR限制酶酶切位点,黏性末端,平末端,Sma限制酶酶切位点,中轴线,中轴线,.,11,分子缝合针：DNA连接酶,DNA1,DNA2,重组DNA分子,.,12,DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？,二、“分子缝合针”,DNA连接酶,.,13,13,类型,来源,功能,相同点,差别,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,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),阅读课本第5页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表,自主学习,二、“分子缝合针”,DNA连接酶,.,14,两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来,DNA连接酶的缝合作用,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,.,15,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？,T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低,DNA连接酶的缝合作用,寻根问底：（P6）,.,16,都能催化形成磷酸二酯键,都是蛋白质,不需要,需要,形成完整的重组DNA分子,形成DNA的一条链,基因工程,DNA复制,DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键,在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,.,17,AATTG,C,DNA聚合酶的作用,返回,.,18,1.如图，就下列与核酸相关酶的作用机理填空：限制酶解旋酶DNA连接酶DNA聚合酶RNA聚合酶,A.切断a处的酶为_B.连接a处的酶为_C.切断b处的酶为_D.连接b处的酶为_,无,DNA连接酶,限制酶,解旋酶,DNA聚合酶,RNA聚合酶,基因工程,DNA复制,DNA复制及转录,转录,.,19,（5）载体DNA分子就大小适中，以便于提取和操作。,基因进入受体细胞的载体,质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等。,三、“分子运输车”,2、载体必须具备的条件：（P6想一想）,（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）,（2）具有一至多个限制酶切点，以便与目的基因连接；,（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；,（4）对受体细胞无害。,1、载体的作用：,（1）将外源基因转移到受体细胞中去。,（2）利用载体在受体细胞内对外源基因进行大量复制。,3、常用的载体有：,（1）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？,（2）作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,（3）目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,（4）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？,.,20,有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。,有切割位点,能复制并带着插入的目的基因一起复制,质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。,最常用运载体质粒,思考与探究（P7）：2、天然的质粒DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？,实际上天然质粒DNA分子并不完全具备载体必需具备的条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。,.,21,用_切割目的基因，使其产生。,用一定的切割质粒，使其出现一个切口，产生_。,(基因工程的核心),将切下的目的基因片段插入质粒的_处，再加入适量_，形成了一个重组DNA分子(重组质粒)。,限制酶,黏性末端,同种限制酶,同种黏性末端,切口,DNA连接酶,基因表达载体的构建,.,22,小结,.,23,3、关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是GA之间的氢键C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中,2、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是：(1)限制酶(2)DNA连接酶(3)解旋酶(4)DNA聚合酶A、(1)(2)(3)B、(1)(2)(4)C、(1)(2)D、(1)(3),1、20世纪70年代，创立了一种新兴的生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（）A、定向提取生物体的DNA分子B、定向地对DNA分子进行人工剪切C、在生物体外对DNA分子进行改造D、定向地改造生物的遗传性状,D,C,C,.,24,4、关于质粒的叙述正确的是()A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因D、质粒可在宿主外单独复制,5、作为基因的运输工具载体，必须具备的条件及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选,A,A,.,25,第一次作业,1.DNA重组技术的原理、目的、意义、基本工具分别是什么？基因工程操作的基本操作程序是什么？2.目的基因的获取途径有哪哪些？3.利用PCR技术扩增目的基因，其原理、条件和过程分别是什么？,.,26,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,苏云金芽孢杆菌,抗虫基因,棉花细胞(含抗虫基因),.,27,.,28,.,29,DNA(基因),转录,翻译,基因指导蛋白质合成的过程,.,30,已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。,小试牛刀,既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因,只含有抗四环素基因,只含有抗氨苄青霉素基因,既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因,.,31,什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,.,32,中轴线,在G与A之间切割,大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,EcoRI限制酶的作用,.,33,黏性末端,黏性末端,EcoRI限制酶的切割,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。,.,34,SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。,中轴线,SmaI限制酶的作用,在G与C之间切割,.,35,平末端平末端,SmaI限制酶的切割,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。,.,36,“分子手术刀”,切点：,主要在原核生物中,分布：,特点：,磷酸二酯键,特异性，一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,EcoR限制酶只识别GAATTC，并在GA间切割Sma限制酶只识别CCCGGG，并在GC间切割。,例如：,限制性核酸内切酶(简称限制酶),.,37,载体的作用,载体的必要条件,载体的种类,阅读课本第6页“分子运输车”运载体的相关内容，填写下表,自主学习,1）能够在