基因工程的工具——酶与载体.ppt

1、扬州中学教育集团树人学校 宋华,欢迎走进生物课堂,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程的成果,蜘蛛山羊,基因工程的产物,基因工程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,获取,抗虫基因,与载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),思考：以上过程中培育抗虫棉，需要的工具是什么？,基因工程培育抗虫棉的简要过程,苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与载体DNA拼接,棉花植株,导入,本节课要解决的问题 1.如何从苏云金芽孢 杆菌中切割下所需 的抗虫基因； 2.如何把切割下来的 抗虫基因与载体结合； 3.载

2、体应具备的条件,DNA重组技术的基本工具,专题一 第一节,讨论一：限制性核酸内切酶”分子手术刀”,环节一：知识扫描自主学习展示,（2）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （3）作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且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。大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸对组成，少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。 （4）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式黏性末端和平末端。 （5）例：BamHI的识别序列和切点是GGATCC，补充完整切割形成黏性末端过程图,（1）切割DNA的工具：限制性核酸内切酶，又称限制酶,环节一 自

3、主学习展示,认识磷酸二酯键,难点突破1,思考：1.催化破坏a处磷酸二酯键的酶有？ 2.催化形成a处磷酸二酯键的酶有？ 3.催化破坏b处氢键的酶有？,限制性核酸内切酶、DNA（水解）酶,DNA聚合酶、DNA连接酶,解旋酶 等,EcoR ,黏性末端,黏性末端,中心轴线两侧切,黏性末端,难点突破2,Sma ,平末端平末端,难点突破2,平末端,中心轴线处切,难点突破3,同裂酶,不同限制酶识别的核苷酸序列一定不同吗？切割位点一定不同吗？,切割位点相同,切割位点不同,不同限制酶，识别不同的核苷酸序列，是否一定产生不同的黏性末端？,难点突破3,思考：BamH和Bgl切割DNA后产生了相同的黏性 末端，如果这

4、样的黏性末端相结合， 将能再否被BamH或Bgl识别并切割？,同尾酶,环节二 能力生成讨论,EcoRV,Mbol,Mbol,2.5kb,6kb,5.5kb,讨论二：DNA连接酶“分子缝合针”,环节一：知识扫描自主学习展示,来源：大肠杆菌 E.coliDNA连接酶 作用：只能“缝合”具有黏性 末端双链DNA片段 （1）种类 来源：T4噬菌体 T4DNA连接酶 作用：既可以“缝合”双链DNA片 段互补的黏性末端，又可以 “缝合”双链DNA片段的平末端 但连接平末端之间的效率比较低 （2）作用结果：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键，并拼接成新的DNA分子,环节一 自主学习展示,可催化双

5、链DNA片段的缝隙“缝合”起来，,Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶,即恢复被限制酶切开的一条链上的两个核苷酸 之间的磷酸二酯键,难点突破1,T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低,T4DNA连接酶,试一试：下列图示体现与DNA有关的一些酶的功能，试说出它的名称及理由。, 限制酶, DNA连接酶, DNA聚合酶, 解旋酶,环节二 能力生成讨论,双链DNA片段和DNA片段,将脱氧核苷酸连到脱氧核苷酸链上,氢键,切割形成黏性末端或平末端,形成一个重组DNA,形成新的DNA分子,形成单链DNA分子,水解成脱氧核苷酸,环节二 能力生成讨论,讨论三： 基因进入受体细胞的

6、载体”分子运输车”,环节一：知识扫描自主学习展示,（1）种类：质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒 （2）载体具备的条件 能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到染 色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制 有一个或多个限制酶切割位点，以利于外源基 因插入。 具有特殊的遗传标记基因，以利于重组DNA的鉴 定和选择。,（3）在进行基因操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，因为自然存在的质粒并不完全具备运载体的条件。,环节一 自主学习展示,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有限制酶的切割位点,作为标记基因，将来可用含抗生素的培养基筛选鉴别,大肠杆菌及质粒载体结构模式图,难

7、点突破1,环节二 能力生成讨论,酶,GATCC G,G CCTAG,GATC GATC CTAG CTAG,酶,目的基因,GATC CTAG,目的基因, CTAG,GATC ,可以连接，因为两种限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）,GGATCC CCTAGG,课堂延伸,下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图l、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。,思考：与只使用EcoR I相比较，使用BamH和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止？,防止质粒和含目的基因的外源DNA自身环化， 保证目的基因 和质粒定向连接,知识网络,质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒等,解旋酶催化（氢键断裂）,解旋：,模板,（在DNA聚合酶的催化）,复制:,以母链为模板进行碱基配对,母链（旧链） 子链（新链）,子代DNA:,同时进行