(精品课件)S1-1DNA重组技术的基本工具

1、基因工程1、什么叫基因工程？ 复习：必修2 概念 基因工程又叫基因拼接技术或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性状。一、基因工程基因工程 选修3 概念 基因工程是指按照人们的愿望，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，从而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重组技术或基因拼接技术。2、概念的理解原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切拼接导

2、入表达人类需要的基因产物3、比较基因工程与基因重组基因重组（狭义）基因工程生殖方式重组方式（物种是否相同）变异大小特点有性生殖无性生殖同一物种不同基因间不同物种不同基因间小大按照人类意愿，定向改造生物的性状4、转基因成功的原因（1）、DNA角度 、不同生物具有相同的DNA双螺旋结构 、DNA的基本单位都是4种脱氧核苷酸 、遵循碱基互补配对原则（A-T、G-C） 、基因是控制生物性状的结构单位和功 能单位（2）、基因表达角度 、各种生物共用一套遗传密码 、基因的表达都遵循：中心法则培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉

3、花植株(有抗虫特性)二、基因工程的工具“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” 载体（一）、基因的“手术刀” 限制性核酸内切酶（限制酶）1、来源：主要是从原核生物中分离纯 化来的 分布：主要是微生物体内 2、特点：特异性 作用限制性核酸内切酶能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在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。 磷酸二酯键 即脱氧核糖、磷酸 之间的连接ATGGCATCTTCGAA 大多数限制酶的识别序列由 6 个核苷酸组成，少数由4、5或8个组成。作用部位： 原核生物很容易受到自然界中外源DNA的入侵，但是长期的进化过程中，这些

4、原核生物却没有因为外源DNA的入侵而灭绝。 根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的原因吗？ 原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的DNA，这是原核生物在长期进化过程中形成的一套防御机制。G A A T T C C T T A A G 中轴线C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C C C C G G G G G G C C C 黏性末端平末端大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列: 作用结果如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎

5、样呢？ 会产生相同的黏性末端，如果让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子。基因的针线：DNA连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割目的基因片段质粒DNA片段重组DNA分子1.酶的种类：二、 “分子缝合针” DNA连接酶（1）Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来。（2）T4 DNA连接酶（来源：噬菌体）两种酶的区别：（1）Ecoli DNA连

6、接酶（来源：大肠杆菌）（2）T4 DNA连接酶都能连接黏性末端和平末端，但连接平末端之间的效率比较低。 限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否一样呢？E.coliDNA连接酶：只连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端DNA连接酶的分类（来源：大肠杆菌）（来源：T4噬菌体）效率较低二、 “分子缝合针” DNA连接酶2、作用部位：磷酸二酯键 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。AATTGCCTTAAG磷酸二酯键磷酸二酯键DNA聚合酶只能将单个

7、核苷酸加到已有的单链核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键,需要摸板。DNA连接酶是连接两个双链DNA片段的末端，形成磷酸二酯键,不需要摸板。DNA复制3、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较比较项目DNA连接酶DNA聚合酶不同点作用对象连接连接作用条件模板模板相同点作用部位连接不同脱氧核苷酸之间的_和_，即_键DNA片段游离的脱氧核苷酸不需要需要磷酸脱氧核糖磷酸二酯双链4、回忆DNA解旋酶：RNA聚合酶：DNA酶：RNA复制酶：逆转录酶：（三）、 “分子运输车” 载体1、作用： 作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。 利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制2、作为运载体必须具备哪些条件？

8、具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。切点位 于载体本身必需基因序列之外。能够在宿主细胞中自我复制，或整合到染色体DNA 上后随染色体DNA复制。具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗生素抗性 基因、产物具有颜色反应的基因等。载体是安全的，不能对受体细胞有害。载体DNA分子大小应合适，以便提取和在体外进行 操作。3、常用的运载体主要有： 1）质粒（最常用，一般是在天然质粒的 基础上进行人工改造的） 2）噬菌体衍生物或某些动、植物病毒小型环状双链DNA10、几种常见育种方法的比较育种方法杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种基因工程育种基本原理方法优点缺点实例杂交自交选优基因重组不同个体的优良性状可

9、集中到同一个个体上育种时间长，需及时发现优良性状杂交水稻中国荷斯坦牛花药离体培养、秋水仙素诱导加倍染色体变异明显缩短育种年限，后代一般都为纯种技术复杂，成本高普通小麦花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子、幼苗染色体变异植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高发育延迟，结实率低无籽西瓜物理或化学方法处理动植物、微生物基因突变提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性青霉菌高产菌株的培育黑农五号大豆基因重组DNA重组技术/基因拼接技术打破物种界限，定向地改造生物的性状可能引起生态危机，技术难度大转基因抗虫棉、转基因奶牛演讲完毕，谢谢观看！内容总结基因工程。基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。基因工程 选修3 概念。、遵循碱基互补配对原则（A-T、G-C）。限制性核酸内切酶。DNA连接酶。载体。限制性核酸内切酶（限制酶）。大多数限制酶的识别序列由 6 个核苷酸组成，少数由4、5或8个组成。根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的。大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列:。二、 “分子缝合针” DNA连接酶。二、 “分子缝合针” DNA连接酶。（1）Ecoli DNA连接酶只