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文檔簡介
專題1基因工程專題1基因工程一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的生物類型和生物產(chǎn)品剪切→拼接→導入→表達基因重組指按照人們的愿望,進行嚴格的設計,并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術,賦予生物以新的遺傳特性,從而創(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分子水平上進行設計和施工的,因此又叫做DNA重組技術。記一記一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本
1.1DNA重組技術的基本工具3
1.1DNA重組技術的基本工具3DNA重組技術的基本工具工欲善其事,必先利其器.想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作呢?
實現(xiàn)這一精確的操作過程的工具是什么呢?
DNA重組技術的基本工具工欲善其事,想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術刀”(1)來源:
(2)化學本質(zhì):
(3)作用
(4)作用特點:(5)切割方式識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。錯位切:產(chǎn)生兩個相同的黏性末端平切:形成平末端特異性,即識別特定的脫氧核苷酸序列,切割特定位點。主要從原核生物蛋白質(zhì)1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術刀”識別雙鏈DNA分子的某基因工程的基本工具課件T磷酸二酯鍵1234512345A7T磷酸二酯鍵1234512345A7限制酶所識別的序列有什么特點?限制酶所識別的序列,無論是6個堿基還是4個堿基,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重復排列的。圖1-1限制酶識別序列的中心軸線限制酶所識別的序列有什么特點?當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端。當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,產(chǎn)生的是黏性末端。當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端。當限制黏性末端當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口,帶有幾個伸出的核苷酸,他們之間正好互補配對,這樣的切口叫黏性末端。黏性末端當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,被限EcoRI限制酶的切割:中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列,并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的切割:中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切平末端
當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,切開的DNA兩條單鏈的切口,是平整的,這樣的切口叫平末端。平末端當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,切開的CCCG
GGGGGCCCSmaI限制酶的切割:只能識別CCCGGG序列,并在C和G之間切開。中軸線CCCGGGGGGCC要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切點?可產(chǎn)生幾個黏性末端?一個目的基因有幾個黏性末端?要切兩個切點,產(chǎn)生四個黏性末端,兩個。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割,會怎樣呢?
會產(chǎn)生相同的黏性末端。
是不是把兩者的黏性末端黏合起來,這樣就真的合成重組的DNA分子了?實際還不夠,還需要DNA連接酶進行連接。思考題:要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切點?可產(chǎn)生幾個黏性2、DNA連接酶——“分子縫合針”2、DNA連接酶——“分子縫合針”種類:作用部位:E·coliDNA連接酶(黏性末端)T4DNA連接酶(黏性末端和平末端)是磷酸二酯鍵,將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵,這樣一個重組的DNA分子就形成了。不是氫鍵。種類:E·coliDNA連接酶(黏性末端)是磷酸二酯鍵,E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶比較:類型來源E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶功能大腸桿菌T4噬菌體恢復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)相同點差別E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶比較:類型來源E·DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點?DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位相同點雙鏈單鏈在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上,形成磷酸二酯鍵都能形成磷酸二酯鍵二者都由蛋白質(zhì)構(gòu)成記一記DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點?DNA連接酶DDNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點DNA連接酶與DNA聚合酶1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上,形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板,將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來,不需要模板DNA聚合酶DNA連接酶相同點DNA連接酶與DNA聚合酶1)限制酶解旋酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈的氫鍵打開形成兩條單鏈限制酶解旋酶限制性內(nèi)切酶與解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的據(jù)右圖所示,有關工具酶功能的敘述不正確的是()A.限制性內(nèi)切酶可以切斷a處,DNA連接酶可以連接a處B.DNA連接酶可以連接a處C.解旋酶可以使b處解開D.連接b處的酶可以為DNA連接酶D據(jù)右圖所示,有關工具酶功能的敘述不正確的是()D3、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”(1)載體的作用將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中去。運載體對外源基因進行大量復制。(2)作為載體必須具備的條件能夠在宿主細胞中自我復制并穩(wěn)定地保存。具有一個或多個限制酶切點,以便與外源基因連接。具有某些標記基因,便于進行篩選。必需是安全的,不會對受體細胞有害。大小應適合,便于提取和操作記一記(3)常用的載體質(zhì)粒λ噬菌體衍生物
動植物病毒3、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”(1)載體的作用常用的載體:質(zhì)粒復制起始的一段序列有切割位點有標記基因的存在,可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別質(zhì)粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物細胞中。是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA或細胞核之外自我復制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子常用的載體:質(zhì)粒復制起始的一段序列有切割位點有標記基因的存在不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是
A、能復制()
B、有多個限制酶切點
C、具有標記基因
D、它是環(huán)狀DNAD不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是D議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體?3、作為載體,若沒有切割位點將怎樣?4、攜帶目的基因的載體是否進入了受體細胞,如何鑒定?5、假如目的基因?qū)胧荏w細胞后不能復制,將怎樣?1、從化學組成來看,載體應含有什么成分?雙鏈DNA不能不能進行DNA的重組載體上應有標記基因可能造成基因丟失議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體?3、作為載體,若沒思考與探究1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎?以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段:(1)…CTGCA
(2)…AC
(3)GC…
…G
…TG
CG…(4)…G
(5)
G…
(6)…GC
…CTTAA
ACGTC…
…CG(7)GT…
(8)AATTC…
CA…
G…你能用DNA連接酶將它們連接起來?思考與探究1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎?以2和7能連接形成…ACGT…
…TGCA…;4和8能連接形成…GAATTC…
…CTTAAG…;3和6能連接形成…GCGC…
…CGCG…;1和5能連接形成…CTGCAG…
…GACGTC…。272和7能連接形成…ACGT…272、為什么限制酶不能將自己的DNA分子剪切掉?1、DNA分子不具備該種限制酶的識別切割序列;2、通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上,使限制酶不能切開。2、為什么限制酶不能將自己的DNA分子剪切掉?1、DNA分子4.網(wǎng)上查詢:DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領嗎?
迄今為止,所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力,至于原因,現(xiàn)在還不清楚,也許將來會發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。294.網(wǎng)上查詢:DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領嗎?29真核生物的基因由編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成,兩邊是非編碼區(qū)(非編碼序列)、中間是編碼區(qū)(編碼序列)。而中間的編碼區(qū)也由編碼序列和非編碼序列相間排列組成,其中的編碼序列稱外顯子、而非編碼序列稱內(nèi)含子。原核生物的基因也有編碼區(qū)、非編碼區(qū),但是編碼區(qū)內(nèi)是連續(xù)的編碼區(qū)列。(注意在原核生物基因中,沒有外顯子和內(nèi)含子的概念,即你不能說原核生物的編碼區(qū)全是外顯子)這樣的基因轉(zhuǎn)錄是,先以編碼區(qū)其中一條鏈為模板合成mRNA,這就是前體mRNA,然后有些酶將那些內(nèi)含子對應的序列切去,把外顯子對應的mRNA的序列鏈接在一起,這就是成熟的mRNA,這就是翻譯蛋白質(zhì)的直接模板了。核糖體結(jié)合在上面,并沿其滑動。當遇到AUG(真核生物的起始密碼子)或者GUG(原核生物的起始密碼子)時,肽鏈的合成開始,當遇到UAA、UAG、UGA(終止密碼子)的時候,肽鏈合成終止。一句話:編碼區(qū)(外顯子、內(nèi)含子)和非編碼區(qū)是基因的結(jié)構(gòu)。起始、終止密碼子是mRNA的三個為一組的堿基。真核生物的基因由編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成,兩邊是非編碼區(qū)(無論真核細胞還是原核細胞其基因均有編碼區(qū)(能轉(zhuǎn)錄mRNA,進而編碼蛋白質(zhì))與非編碼區(qū)(不能轉(zhuǎn)錄mRNA,不能編碼蛋白質(zhì)),真核細胞基因的編碼區(qū)可分為外顯子(可編碼蛋白質(zhì))、內(nèi)含子(不能編碼蛋白質(zhì))。而密碼子位于mRNA上,起始密碼子有AUG(決定甲硫氨酸)和GUG(決定纈氨酸),而終止密碼子則有UAA、UAG、UGA,不決定氨基酸
無論真核細胞還是原核細胞其基因均有編碼區(qū)(能轉(zhuǎn)錄mRNA,進專題1基因工程專題1基因工程一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的生物類型和生物產(chǎn)品剪切→拼接→導入→表達基因重組指按照人們的愿望,進行嚴格的設計,并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術,賦予生物以新的遺傳特性,從而創(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分子水平上進行設計和施工的,因此又叫做DNA重組技術。記一記一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本
1.1DNA重組技術的基本工具34
1.1DNA重組技術的基本工具3DNA重組技術的基本工具工欲善其事,必先利其器.想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作呢?
實現(xiàn)這一精確的操作過程的工具是什么呢?
DNA重組技術的基本工具工欲善其事,想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術刀”(1)來源:
(2)化學本質(zhì):
(3)作用
(4)作用特點:(5)切割方式識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。錯位切:產(chǎn)生兩個相同的黏性末端平切:形成平末端特異性,即識別特定的脫氧核苷酸序列,切割特定位點。主要從原核生物蛋白質(zhì)1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術刀”識別雙鏈DNA分子的某基因工程的基本工具課件T磷酸二酯鍵1234512345A38T磷酸二酯鍵1234512345A7限制酶所識別的序列有什么特點?限制酶所識別的序列,無論是6個堿基還是4個堿基,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重復排列的。圖1-1限制酶識別序列的中心軸線限制酶所識別的序列有什么特點?當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端。當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,產(chǎn)生的是黏性末端。當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端。當限制黏性末端當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口,帶有幾個伸出的核苷酸,他們之間正好互補配對,這樣的切口叫黏性末端。黏性末端當限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時,被限EcoRI限制酶的切割:中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列,并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的切割:中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切平末端
當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,切開的DNA兩條單鏈的切口,是平整的,這樣的切口叫平末端。平末端當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時,切開的CCCG
GGGGGCCCSmaI限制酶的切割:只能識別CCCGGG序列,并在C和G之間切開。中軸線CCCGGGGGGCC要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切點?可產(chǎn)生幾個黏性末端?一個目的基因有幾個黏性末端?要切兩個切點,產(chǎn)生四個黏性末端,兩個。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割,會怎樣呢?
會產(chǎn)生相同的黏性末端。
是不是把兩者的黏性末端黏合起來,這樣就真的合成重組的DNA分子了?實際還不夠,還需要DNA連接酶進行連接。思考題:要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切點?可產(chǎn)生幾個黏性2、DNA連接酶——“分子縫合針”2、DNA連接酶——“分子縫合針”種類:作用部位:E·coliDNA連接酶(黏性末端)T4DNA連接酶(黏性末端和平末端)是磷酸二酯鍵,將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵,這樣一個重組的DNA分子就形成了。不是氫鍵。種類:E·coliDNA連接酶(黏性末端)是磷酸二酯鍵,E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶比較:類型來源E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶功能大腸桿菌T4噬菌體恢復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)相同點差別E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶比較:類型來源E·DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點?DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位相同點雙鏈單鏈在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上,形成磷酸二酯鍵都能形成磷酸二酯鍵二者都由蛋白質(zhì)構(gòu)成記一記DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點?DNA連接酶DDNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點DNA連接酶與DNA聚合酶1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上,形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板,將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來,不需要模板DNA聚合酶DNA連接酶相同點DNA連接酶與DNA聚合酶1)限制酶解旋酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈的氫鍵打開形成兩條單鏈限制酶解旋酶限制性內(nèi)切酶與解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的據(jù)右圖所示,有關工具酶功能的敘述不正確的是()A.限制性內(nèi)切酶可以切斷a處,DNA連接酶可以連接a處B.DNA連接酶可以連接a處C.解旋酶可以使b處解開D.連接b處的酶可以為DNA連接酶D據(jù)右圖所示,有關工具酶功能的敘述不正確的是()D3、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”(1)載體的作用將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中去。運載體對外源基因進行大量復制。(2)作為載體必須具備的條件能夠在宿主細胞中自我復制并穩(wěn)定地保存。具有一個或多個限制酶切點,以便與外源基因連接。具有某些標記基因,便于進行篩選。必需是安全的,不會對受體細胞有害。大小應適合,便于提取和操作記一記(3)常用的載體質(zhì)粒λ噬菌體衍生物
動植物病毒3、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”(1)載體的作用常用的載體:質(zhì)粒復制起始的一段序列有切割位點有標記基因的存在,可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別質(zhì)粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物細胞中。是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA或細胞核之外自我復制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子常用的載體:質(zhì)粒復制起始的一段序列有切割位點有標記基因的存在不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是
A、能復制()
B、有多個限制酶切點
C、具有標記基因
D、它是環(huán)狀DNAD不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是D議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體?3、作為載體,若沒有切割位點將怎樣?4、攜帶目的基因的載體是否進入了受體細胞,如何鑒定?5、假如目的基因?qū)胧荏w細胞后不能復制,將怎樣?1、從化學組成來看,載體應含有什么成分?雙鏈DNA不能不能進行DNA的重組載體上應有標記基因可能造成基因丟失議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體?3、作為載體,若沒思考與探究1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎?以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段:(1)…CTGCA
(2)…AC
(3)GC…
…G
…TG
CG…(4)…G
(5)
G…
(6)…GC
…CTTAA
ACGTC…
…CG(7)GT…
(8)AATTC…
CA…
G…你能用DNA連接酶將它們連接起來?思考與探究1.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎?以2和7能連接形成…ACGT…
…TGCA…;4和8能連接形成…GAATTC…
…CTTAAG…;3和6能連接形成…GCGC…
…CGCG…;1和5能連接形成…CTGCAG…
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