(刘)基因工程基本工具

1、The camelecow,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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）基因工程的概念,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的新生物类型和产品,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,（一）基因工程的概念,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,重组DNA,导入,形成,（一）基因工程的概念,基因工程培育抗虫

2、棉的关键步骤及对应的工具：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,形成重组DNA,关键步骤三：,重组DNA导入受体(棉花)细胞,关键步骤一的工具：,分子手术刀限制酶,关键步骤二的工具：,分子缝合针DNA连接酶,关键步骤三的工具：,分子运输车运载体,关键步骤二：,形成重组DNA,关键步骤三：,关键步骤二：,形成重组DNA,重组DNA导入受体(棉花)细胞,关键步骤三：,关键步骤二：,形成重组DNA,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，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。,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这

3、种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,G,磷酸二酯键,A,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，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。,例：下列黏性末端属于同一种限制性核酸内切酶切割而成的是,A B C D,A,判断：被限制酶切开的DNA两条单链的切口叫做黏性末端,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？可产生几个黏性末端？,（二）基因操作的

4、工具,要切两个切口，产生四个黏性末端。,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？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。,“分子缝合针”DNA连接酶,（二）基因操作的工具,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。,“分子缝合针”DNA连接酶,根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类： 1.从大肠杆菌中分离得到：E.coliDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接。 2.从T4噬菌体中分离到： T4连接酶，既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端

5、，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。,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,（二）基因操作的工具,基因进入受体细胞的载体“分子运输车”。,种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。,作为运载体必须具备哪些条件？,（二）基因操作的工具,1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2.具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3.具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 4.对受体细胞无害,大肠杆菌的质粒：,（二）基因操作的工具,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗

6、药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。,对照组：不添加抗生素,实验组1：添加一定浓度的四环素,实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素,实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素,练习,既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因,只含有抗四环素基因,只含有抗氨苄青霉素基因,既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因,1.以下说法正确的是 （ ） A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B、

7、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,C,练习,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,练习,3.有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种 B、重组DNA的形成在细胞内完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体,B D,练习,什么是内含子和外显子？,原核细胞基因的编码区是连续的， 真核细胞基因的编码区是间隔的、不连续的. 真核

8、生物基因的结构特点是：“编码区是间隔的、不连续的。”也就是说：能够编码蛋白质的序列被不能编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。其中，能够编码蛋白质的序列叫外显子，不能编码蛋白质的序列叫内含子。 真核基因包括编码区和非编码区，编码区又分为外显子和内含子,内含子不翻译蛋白质。,知识拓展,什么是内含子和外显子？,在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为结构基因。真核生物的结构基因是断裂的基因。一个断裂基因能够含有若干段编码序列，这些可以编码的序列称为外显子。在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子。 内含子（Intervening region）是一个基因中非编码DNA片断，它分开相邻的外显子。更精确的定义是：内含子是阻断基因线性表达的序列。DNA上的内含子会被转录到前体RNA中，但RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行转译前被剪除。在成熟mRNA被保留下来的基因部分被称为外显子。真核生物的基因含有外显子和内含子，是前者区别原核生物的特征之一。,知识拓展,知识拓展,