选修3-1.1DNA重组技术的基本工具.ppt

抗虫棉,转基因大肠杆菌,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，容易控制，于是科学家将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。,专题1基因工程,基因工程的概念,基因工程：指按照人们的愿望，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，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，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,定向改造生物性状或获得基因产物,剪切,拼接,导入,表达,基因重组,基因工程的概念,1、为什么细菌的基因可以插入棉花细胞的染色体内？,答：细菌和植物的DNA分子的空间结构和化学组成相同。,不同生物DNA能重组的理论基础,思考：,2、为什么细菌的基因可以在棉花细胞内表达？(1)基因是控制生物性状的基本单位；(2)遗传信息的传递都遵循中心法则；(3)生物界共用一套遗传密码。,思考：,外源基因能在受体细胞内表达的理论基础,1.1,1.2,1.3,1.4,DNA重组技术的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的应用,蛋白质工程的崛起,目,录,基因工程,1.1DNA重组技术的基本工具,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,抗虫棉的培育有哪些关键步骤？,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,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,本节知识内容,1.1DNA重组技术的基本工具,专题一基因工程,“分子手术刀”限制酶,“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,一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割。(将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。),主要是原核生物,4000种,1、来源：,2、种类：,3、作用特点：,5、结果：,一、“分子手术刀限制酶,4、切割方式：,本质是蛋白质,EcoR限制酶只识别GAATTC，并在GA间切割;,例1：,CTTAAG,GAATTC,AGCAT,ATGCC,TACGG,TCGTA,3、作用特点：,一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割。(将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。),例2：,3、作用特点：,一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割。(将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。),Sma限制酶只识别CCCGGG，并在CG间切割。,TGAC,GGG,TGTATT,ACTG,ACATAA,CCC,CCC,GGG,A,切割的是DNA分子上两个脱氧核苷酸分子上的磷酸二酯键,限制酶切割的是什么？,一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割。(将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。),主要是原核生物,4000种,1、来源：,2、种类：,3、作用特点：,5、结果：,形成两种末端,一、“分子手术刀限制酶,黏性末端,平末端,4、切割方式：,错切和平切,1、大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切割形成黏性末端。2、Sma能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。,常见的两种限制酶,EcoR,黏性末端,黏性末端,Sma,平末端平末端,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。,限制性内切酶作用过程,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是一种防御工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，使之失效，保证自身的安全。,因为含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或不具备这种限制酶的识别序列，或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。,限制酶在原核生物中的作用是什么？,为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎么样呢？,会产生互补的粘性末端，然后让两者的粘性末端粘合起来，就可以合成重组的DNA分子了。,基因的针线：DNA连接酶,1、作用部位：,是磷酸二酯键，不是氢键。,DNA连接酶：将两条DNA片段连接起来的酶。,二、分子缝合针DNA连接酶,本质是蛋白质,DNA连接酶的作用过程,连接黏性末端,连接黏性末端和平末端,分类,作用,E.coliDNA连接酶,2、连接酶种类：,T4DNA连接酶,3、DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？,DNA聚合酶的作用过程（DNA复制）,DNA聚合酶：连接单链DNA，把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上。,A,DNA连接酶连接过程,在两DNA片断之间形成磷酸二脂键,3、DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？,DNA连接酶,DNA聚合酶,连接DNA链,连接部位,双链,在两DNA片断之间形成磷酸二脂键,单链,将单个核苷酸连接到DNA片段上形成磷酸二脂键,三、分子运输车基因进入受体细胞的载体,1、载体的作用：,将目的基因导入到受体细胞中,2、载体的种类：,质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒,认识常用的载体质粒,质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。,三、分子运输车基因进入受体细胞的载体,1、载体的作用：,将目的基因导入到受体细胞中,2、载体的种类：,质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒,3、作为载体的必要条件,(1)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；(2)具有一种至多种限制酶的切点，以便与目的基因连接，每一种限制酶为单一切点；(3)具有某些特殊标记基因，便于进行鉴定和选择；(4)对受体细胞无害。,限制酶切割位点,有标记基因的存在，将来可用含氨苄青霉素的培养基鉴定和筛选。,能复制并带着插入的目的基因一起复制,3、作为载体的必要条件,(1)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；(2)具有一种至多种限制酶的切点，以便与目的基因连接，每一种限制酶为单一切点；(3)具有某些特殊标记基因，便于进行鉴定和选择；(4)对受体细胞无害。,1、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,课本知识回顾,2、DNA重组技术的基本工具,“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,3、限制酶,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。形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,平末端,4、DNA连接酶,1、种类：2、作用部位：,两类,连接黏性末端,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,磷酸二酯键,连接黏性末端和平末端,4、基因进入受体细胞的载体,通常有三种:作为载体的条件：在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在,质粒,噬菌体的衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,过的。,能自我复制；有切割位点；有特殊标记基因；对受体细胞无害。,基础上进行,练习,1、20世纪70年代，创立了一种新兴生物技术基因工程，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.定向地改造成生物的遗传性状,D,2、下列关于限制酶的说法不正确的是A限制酶广泛存在于动植物体中，微生物中很少分布B一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA的切点不同D限制酶的作用可以用来提取目的基因,A,3、下列哪项不是基因工程中经常使用的运载目的基因的载体A细菌质粒B噬菌体C细菌核区中的DNAD动植物病毒,C,4、下列说法中，正确的是ADNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”,D,6、关于限制酶和DNA连接酶的说法中正确的是A.其化学本质都是蛋白质B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D.限制酶切割后一定能产生粘性末端,A,7、在基因工程中，作为基因运输工具的运载体，下列特征除哪项外，都是运载体必须具备的条件A.能够在宿主细胞中复制，并稳定地保存B.具有1至多个限制酶切点C.必须是细菌的质粒或噬菌体D.具有某些标记基因,C,、2和7能连接形成ACGTTGCA；4和8能连接形成GAATTCCTTAAG；3和6能连接形成GCGCCGCG；1和5能连接形成CTGCAGGACGTC。,教材P7思考与探究1,8、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答：,(1)促进果实成熟的重要激素是_。(2)在培育转基因番茄的基因操作中，所用的“分子手术刀”是_，“分子缝合针”是_，“分子运输车”是_。(3)基因工程又称为_。(4)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是_和_。,乙烯,DNA重组技术,克服远缘杂交不亲和的障碍,限制酶,DNA连接酶,运载体,目的性强,9、将人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病