DNA重组技术的基本工具上课

1、设想一设想一 能否培养出具有抗虫能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？性状的抗虫棉呢？ 胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药是治疗糖尿病的特效药, ,长期以来长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。低成本高。 而微生物生长迅速，容易控制。于是科学而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生家设想，若能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，使药品价问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。格大幅下降。设想二设想二 这些定向改造基因的设想

2、能实现吗？基因工程基因工程基因工程的应用：20052005年全世界约有糖尿病患者年全世界约有糖尿病患者1.81.8亿亿, ,我国约我国约60006000万。万。治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药胰岛素。胰岛素。每每100kg 100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取猪或牛的胰腺中仅可提取4 45g5g。19791979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，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。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？思考：基因的表达与基因的什么过程有关？基因工程的产物：多彩小鱼多彩小鱼转基因小鼠转

3、基因小鼠转基因小猪转基因小猪辣椒香蕉辣椒香蕉蓝色玫瑰蓝色玫瑰黑籽番茄黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫基因工程，又叫DNADNA重组技术重组技术。通俗的说，就是。通俗的说，就是按照按照人们的意愿人们的意愿，把一种生物的，把一种生物的某种基因某种基因提取出来，加提取出来，加以修饰改造，然后放到以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞另一种生物的细胞里，定向里，定向地改造生物的遗传特性。地改造生物的遗传特性。基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程探究问题一：基因工程的诞生基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和

4、技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程探究问题一：基因工程的诞生基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程探究问题一：基因工程的诞生基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程探究问题一：基因工程的诞生基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程探究问题一：基因工程的诞生基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程1)1)基因转移载体的发现基因转移载体的发现2)2)工具酶的发现工具酶的发现3)DNA3)DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明4)DNA4)DNA体外重组的实现体外重组的实现5

5、)5)重组重组DNADNA表达实验的成功表达实验的成功6)6)第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世7)PCR7)PCR技术的发明技术的发明探究问题一：基因工程的诞生问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细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胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。害的抗虫棉。普通棉花普通棉花抗虫棉抗虫棉想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作关键工作？基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：一、限制性核酸内切酶“分子手

6、术刀”1 1名称来源：名称来源：限制性核酸内切酶，又称限制酶限制性核酸内切酶，又称限制酶主要从主要从原核生物原核生物中分离纯化。中分离纯化。2 2作用特点：作用特点：识别特定核苷酸序列，使每条链中识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。3 3作用结果：作用结果：产生黏性末端或平末端。产生黏性末端或平末端。思考：限制酶在原核生物中的作用？思考：限制酶在原核生物中的作用？1. 种类与命名 现在已经从约现在已经从约300种微生物中分离出了约种微生物中分离出了约4000 种限制性内切酶种限制性内切酶(限制酶限制酶)。练习：练习：

7、流感嗜血杆菌的流感嗜血杆菌的d d菌株菌株( Haemophilus ( Haemophilus influenzae d )influenzae d )中先后分离到中先后分离到3 3种限制酶，则分别种限制酶，则分别命名为命名为: :Hind、Hind和和Hind2. 作用部位断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键 T12345 A12345HHHHHO T12345 A12345HHHHOH2O +1. 作用特点断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键限制酶限制酶DNA解旋酶解旋酶区别区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的的磷酸二酯键磷酸二酯键将将DNADNA两条链的两条链的氢键氢键打

8、开形成两条单链打开形成两条单链限制酶限制酶DNA水解酶水解酶区别区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，的磷酸二酯键，形成片形成片段的段的DNA.DNA.切割磷酸二酯键，形成切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸单个的脱氧核苷酸。1. 作用特点识别特定的核苷酸序列回文序列：回文序列：在切割部位，一条链在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺另一条链反向读的顺序完全一致。序完全一致。2. 作用结果形成黏性末端形成黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端2. 作用特点形成平末端形成平末端平末端平末端 平末端平末端二、“分子缝合针” DNA连接酶1 1

9、种类种类 ： Ecoli DNAEcoli DNA连接酶连接酶 T4 DNAT4 DNA连接酶连接酶2 2作用：作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键的磷酸二酯键。3 3作用原理：作用原理：催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成1.Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶2.T4DNA连接酶3.连接酶类型总结类型4.比较：DNA连接酶与DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点1)1)只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连连接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二

10、酯键1)1)在在两个两个DNADNA片段之片段之间间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两两个缺口同时连接个缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板三、“分子运输车” 载体1 1载体需要的条件：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，便于筛选有某些标记基因，便于筛选2 2常用运载体：常用运载体：细菌的质粒细菌的质粒噬菌体衍生物或某些动植物病毒。噬菌体衍生物或某些动植物

11、病毒。能否用能否用SARSSARS病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？作为载体，若没有切割位点将怎样？作为载体，若没有切割位点将怎样？携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？从化学组成来看，载体应含有什么成分？从化学组成来看，载体应含有什么成分？议一议常用的载体：质粒 课堂练习：1. 在基因工程中，切割运载体和含有在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的目的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同种限制酶同种限制酶 B. 两种限制酶两种限制酶C. 同种连接酶同种连接酶 D. 两种连接酶两种连接酶A课堂练习：2.不属于质粒被选为基因运载体的不属于质粒被选为基因运载体的理由是理由是 （ ） A、能复制、能复制 B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNA课堂练习：3.以下说法正确的是以下说法正确的是 （ ） A