DNA重組技術(shù)的基本工具-課件

1、設(shè)想一 能否培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？ 胰島素是治療糖尿病的特效藥,長(zhǎng)期以來只能從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，產(chǎn)量低成本高。 而微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制。于是科學(xué)家設(shè)想，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，并得以表達(dá)，就不僅能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價(jià)格大幅下降。設(shè)想二 能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素等珍貴藥物？ 這些定向改造基因的設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎？ 經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家終于在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù) 基因工程抗蟲棉藍(lán)色玫瑰能生產(chǎn)胰島素的大腸桿菌 轉(zhuǎn)基因鼠能發(fā)熒光的轉(zhuǎn)基因豬基因工程得以實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)：（1）所有生物DNA的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相同。（為不同種生物

2、DNA拼接成功提供物質(zhì)基礎(chǔ)）（2）所有生物共用一套遺傳密碼子。（為某生物的基因能夠在其他生物細(xì)胞內(nèi)正常指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成提供可能。）都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都是雙螺旋結(jié)構(gòu)基因工程的概念基因工程：指按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過程實(shí)質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平獲得人類需要的基因產(chǎn)物剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá)基因重組基因工程的概念基

3、因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程：抗蟲棉的培育有哪些關(guān)鍵步驟？蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)表達(dá)解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？DNA 重組技術(shù)的基本工具本節(jié)知識(shí)內(nèi)容1 DNA重組技術(shù)的基本工具專題一 基因工程“分子手術(shù)刀” 限制酶 “分子縫合針” DNA連接酶 “分子運(yùn)輸車” 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 識(shí)別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是原核生物4000種。 1、來源： 2、種類：3、作用：4、結(jié)果：形成兩種末端一、 “分子手術(shù)刀” 限制

4、性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端12345脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu) G1234512345 A3,5-磷酸二酯鍵3端5端3端5端磷酸二酯鍵18仔細(xì)觀察各限制酶 識(shí)別的特定序列有何 特點(diǎn)？限制酶的識(shí)別序列限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的 ，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的

5、切口叫黏性末端。平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放SmaI只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身

6、的目的。尋根問底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 基因的針線：DNA連接酶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用同種限制酶切割26類型來源功能相同點(diǎn)差別Eco

7、liDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁(yè)“分子縫合針”DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)ATGCATGC連接酶連接磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：二、分子縫合針DNA連接酶 T磷酸二酯鍵1234512345 A作用部位：是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子） DNA連接酶將兩條DNA鏈連接起來的酶。DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位雙鏈在兩DNA片斷之間形成磷酸二脂鍵單鏈將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片斷3末端形成磷酸二脂鍵連接黏性末端連接黏性末端

8、和平末端分類作用E.coli DNA連接酶連接酶種類：T4DNA連接酶核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個(gè)脫氧核苷酸連接到DNA片段上三、分子運(yùn)輸車基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入受體細(xì)胞的工具就是載體?；蚬こ痰妮d體被喻為：分子運(yùn)輸車基因工程的載體來源：作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒有標(biāo)記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)粒裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并

9、具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運(yùn)載體質(zhì)粒 實(shí)際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。1、能自我復(fù)制2、具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)3、具有遺傳標(biāo)記基因4、對(duì)受體細(xì)胞無害、易分離5、大小適合，便于操作質(zhì)粒作為運(yùn)載體的條件？在進(jìn)行基因工程操作中,真正被用作載體的質(zhì)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的課本知識(shí)回顧 基因工程又叫做 或 。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種 提取出來，加以 ， 然后放到另一種生物的細(xì)胞里， 改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)基因修飾改造定向地DNA 重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”

10、“分子縫合針” “分子運(yùn)輸車”限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體限制性核酸內(nèi)切酶主要是從 的一種酶。識(shí)別雙鏈DNA 分子的某種 ，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的 斷開。形成兩種末端原核生物中分離純化出來特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端平末端“分子縫合針” DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類連接黏性末端Ecoli DNA連接酶T4 DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體通常有三種:作為載體的條件： 在進(jìn)行基因工程操作中,真正被用作載體的質(zhì)粒都是在 質(zhì)粒噬菌體衍生物動(dòng)植物病毒天然質(zhì)粒人工改造的能自我復(fù)制；有切割位點(diǎn)；有遺傳標(biāo)記基因；對(duì)受體細(xì)胞無害、易分離基礎(chǔ)上進(jìn)行過練習(xí)在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ）同種限制酶 B. 兩種限制酶同種連接酶 D. 兩種連接酶不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是 A、能復(fù)制 （ ） B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn) C、具有標(biāo)記基因 D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)3) 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是 （ ） A、人工合成目的基因 B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C練習(xí)比較有關(guān)的DNA酶（1）DNA水解酶：能夠?qū)NA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖