DNA重组技术的基本工具课PPT课件

1、.,1,选修3,.,2,你还记得我们吗？,氢键 磷酸二酯键 DNA聚合酶 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体,.,3,.,4,专题1.基因工程的基本内容,基因工程的概念,1.1 基因工程的基本工具,1.2 基因工程的基本操作程序,基因工程的发展史,1.3 基因工程的应用,1.4 蛋白质工程的崛起,.,5,基因工程的概念：,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。,.,6,别名： 操作环境： 原

2、理： 操作水平： 结果：,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。,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,.,7,基因工程的产物,.,8,.,9,这就要用到定向改造生物的新技术 基因工程,.,10,基因工程的概念,基因工程的发展史,（自学了解）,.,11,普通棉花 抗虫棉,.,12,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普

3、通棉花(无抗虫基因),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),转基因棉花植株,上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,.,13,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” 运载体,.,14,1、简称： 2、分布：,一、限制性核酸内切酶 “分子手术刀”,主要在原核生物中,限制酶,寻根问底(P4),你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,.,15,原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防

4、御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。,限制酶在原核生物中的作用,.,16,思考与探究 P7,2、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,通过长期的进化，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者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。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。,.,17,以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列 如：GAA TTC CCC GGG

5、 CTT AAG GGG CCC,限制酶所识别的序列有什么特点,.,18,（专一性）,限制酶的识别特点,.,19,3、特点:,识别特定核苷酸列, 切割特定切点,（专一性）,4.切点：,磷酸二酯键,.,20,.,21,.,22,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,中心轴线两侧切开,.,23,什么叫黏性末端？,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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,.,24,Sma,平末端 平末端,中心轴线处切开,.,25,4、结果：,产生黏性未端和平末端,.,26,以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称重复排列 如：GAA TTC CCC

6、GGG CTT AAG GGG CCC,限制酶所识别的序列有什么特点,.,27,3、特点:,4、结果：,1、简称： 2、分布：,一、限制性核酸内切酶,主要在原核生物中,限制酶,识别特定核苷酸列, 切割特定切点,（专一性）,产生黏性未端或平末端,.,28,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？,要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,思考?,.,29,Go back,GAATTC CTTAAG,GA

7、ATTC CTTAAG,EcoR,GAATTC CTTAAG,GAATTC CTTAAG,不同来源的DNA片段混合,将不同种来源的DNA片段连接起来,生物A基因片段,生物B基因片段,G AATTC CTTAA G,G AATTC CTTAA G,酶切,.,30,1、作用:,把DNA片段拼接成新的DNA，,2、作用原理：,催化磷酸二酯键形成,（不是氢键）,二、 DNA连接酶 “分子缝合针”,.,31,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,.,32,T4DNA连接酶,.,33,3、类型：,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌

8、,T4噬菌体,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和 平末端,.,34,寻根问底 (P6),DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,作用 对象,DNA复制,基因重租,4、 DNA连接酶与DNA聚合酶比较,.,35,3、类型,E,coli,DNA,连接酶,来源：大肠杆菌,作用特点：只连接黏性末端,T,4,DNA,连接酶,来源：,T,4,噬菌体,作用特点：连接黏性末端和平末端,2、作用原理：,催化磷酸二酯键形成,1、作用: ：,二、 DNA连接酶,把DNA片段拼接成新的DNA，,.,36,1、载体必须具备的

9、条件： 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 具有一至多个限制酶切点，以便与 外源基因连接 具有某些标记基因，便于进行筛选。 对受体细胞无害,三、基因进入受体细胞的载体 “分子运输车”,.,37,2、常用的载体： 质粒， 噬菌体的衍生物， 动植物病毒等,.,38,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,3、质粒,本质：小型环状DNA分子。,分布：许多细菌、 酵母菌等生物,.,39,三、运载体,1、质粒： 2、需要的条件： 有1多个限制酶切点 能在受体细胞中自我复制，或整合到受体细胞的 染色体DNA上复制 有某些标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 对受体细胞无害 3、常用运载

10、体： 质粒、噬菌体的衍生物或某些动植物病毒,.,40,1、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（ ） 同种限制酶 B. 两种限制酶 同种连接酶 D. 两种连接酶,反馈练习：,.,41,2、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、它是环状DNA,D,.,42,4、下列说法正确的是：（ ） A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、重组技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶、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”,审题,.,43,2和7能连接

11、形成ACGT TGCA； 4和8能连接形成GAATTC CTTAAG； 3和6能连接形成GCGC CGCG； 1和5能连接形成CTGCAG GACGTC。,教材P7思考与探究 1,.,44,1.1944年艾弗里(O.Avery)等进行了肺炎双球菌体外转化实验,证明了DNA是生物的遗传物质,并且证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,成为基因工程的先导,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,20世纪中叶，基础理论取得了重大突破,.,45,2.1953年沃森和克里克建立了双螺旋结构模型,使生物学进入分子水平。,1958年梅塞尔松和斯塔尔,以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技

12、术,用实验证明了DNA的复制是以半保留方式进行的.,1957年克里克提出中心法则的确立,.,46,3.1963年尼伦伯格和马太做蛋白质体外合成实验,破译编码氨基酸的遗传密码.,.,47,1)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,技术发明命使基因工程的实施成为可能,1967年罗思和赫林斯基发现细菌质粒有自我复制能力,为基因转移找到一种运载工具.,1970年阿尔伯(W.Arber)、内森斯(D,Nathans)、史密斯(H.C.Smith)细菌中发现了第一个限制酶,1977年科学家又发明了DNA序列分析方法,1965年桑格发明了氨基酸序列分析技术,.,48,4) DNA体外重组的实现,1972年伯格(P.Berg)首先在体外进行了DNA改造的研究,成功地构建了第一个人工体外重组DNA分子.,.,49,1973年博耶和科恩使重组DNA转入大肠杆菌中,转录出相应的mRNA,并使外源基因可以在原核细胞中成功表达,至此表明基因工程正式问世.,1973年科学家才将质粒作为基因的载体使用,这是基因工程发展史上第一个成功的基因克隆实验,1973年科恩第一个建成“基因工程菌”，并创立基因工程模式,1973年称这“基因工程元年”，,科恩被称为基因工程发展史上的创始人,科恩并向美国申报了