DNA重组技术的工具.ppt

1、DNA重组技术的基本工具,专题1-1,怪物 1,怪物 2,怪物 3,怪物 4,思考：以上这些构想，传统的育种方法能否实现？,这就要用到定向改造生物的新技术 基因工程,基因工程：又叫做基因拼接技术或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。,操作对象：,操作水平：,结 果：,DNA重组技术和转基因技术,分子水平,基因重组,操作环境：,主要技术：,原理（变异类型）,人类需要的生物类型和生物产品,基因,生物体外,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。 让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育

2、出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。,普通棉花抗虫棉,为什么能把苏云金芽孢杆菌的基因“嫁接”到棉花上并成功表达？,1、所有生物的的DNA都是以4种脱氧核苷酸为基本单位，构成独特的双螺旋结构，这为不同生物DNA拼接提供了物质基础。 2、地球上的所有生物共用一套遗传密码。,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,提取,抗虫基因,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),重组DNA,导入,形成,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,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：,抗虫基因与运载体DNA“缝合”,关键步骤三：,抗虫基因进入棉花细胞,解决培育抗虫棉

3、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” 基因进入受体细胞的载体,1.1、DNA重组技术的基本工具,一、“分子手术刀”限制性核酸内切酶 （简称限制酶）,原核生物,这类酶存在于原核生物中有什么作用呢？,1、主要来源：,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是一种防御工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，使之失效，保证自身的安全。,为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？,即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,3、作用机制：,4000种。,2、种类：,因为含有某种

4、限制酶的细胞，其DNA分子中或不具备这种限制酶的识别序列，或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。,限制酶,特点：专一性,作用部位：磷酸二酯键,（1）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。,4、结果：,形成两种末端,EcoR,黏性末端,黏性末端,EcoR,黏性末端,黏性末端,EcoR能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,Sma,平末端,（2）平末端,平末端,Sma能识别CCCGGG序列，并在C 和 G之间切割形成平末端,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

5、平整的，这样的切口叫平末端。,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,练一练:,目的基因,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,是，会产生相同的黏性末端。,DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互

6、补进行配对。,分子缝合针：DNA连接酶,二、分子缝合针DNA连接酶,1、作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,连接磷酸二酯键,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,Ecoli DNA连接酶 或T4DNA连接酶,即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,2、类型,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,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复 磷酸 二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),相同点,差别,D

7、NA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二酯键,1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板,三、基因的运输工具运载体,3.种类： 质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒。,1.作用：将外源基因送入受体细胞。,能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有一个至多个限制酶切点，使外源基因插入其中。 具有某些标记基因，以便进行筛选。如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 对受体细胞无害，不影响其正常活动。,2.条件：,质粒,病毒 (噬菌体和动植物病毒),最常用的运载体质粒,分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。,本质：细胞染色体(或拟核)外能自主复制的小 型环状DNA分子。,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完成。,注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。,基因的运输工具质粒,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,小结,1、质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是 能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状RNA 环