DNA重組技術(shù)的基本工具-精華版課件

專題1基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，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，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(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。專題1基因工程基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)11DNA重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)1DNA重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)2問題探討手術(shù)刀縫合針運(yùn)輸工具培育抗蟲棉需要哪些基本工具?問題探討手術(shù)刀縫合針運(yùn)輸工具培育抗蟲棉需要哪些基本工具?3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(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因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實(shí)質(zhì)結(jié)果基因拼4問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。

想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。5普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？重組DNA導(dǎo)入形成基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細(xì)胞(含6基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：形成重組DNA關(guān)鍵步驟三：重組DNA導(dǎo)入受體(棉花)細(xì)胞基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢71.1DNA重組技術(shù)的基本工具關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：形成重組DNA關(guān)鍵步驟三：重組DNA導(dǎo)入受體(棉花)細(xì)胞“分子手術(shù)刀”——

限制性核酸內(nèi)切酶“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1.1DNA重組技術(shù)的基本工具關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從8“分子手術(shù)刀”——

限制性核酸內(nèi)切酶⒈主要來源：2.種類與命名：3.作用：4.作用結(jié)果：主要是從原核生物中分離純化出來的一類酶。約4000種識別特定的核苷酸序列，斷裂磷酸二酯鍵。形成粘性末端或平末端“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶⒈主要來源：2.種類與命9來源種類特點(diǎn)作用結(jié)果閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)主要從原核生物中分離純化而來已經(jīng)分離出大約4000種1、識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、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。形成兩種末端：黏性末端或平末端來源種類作用閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀101’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)11G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,512仔細(xì)觀察各限制酶識別的特定序列有何特點(diǎn)？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對稱，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(fù)排列的，稱為回文序列13仔細(xì)觀察各限制酶識別的特定序列有何特點(diǎn)？限制酶的識別序列限制酶的識別序列：能被限制性內(nèi)切酶特異性識別的切割部位都具有回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。限制酶的識別序列：能被限制性內(nèi)切酶特異性識別的切割部位都具有14中軸線在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限制酶的作用中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能15

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，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割16SmaI只能識別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SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線17平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)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。平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識別序列的中18以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G…

…CG…G

(1)其中①和

是由一種限制酶切割形成的

末端，所用限制酶是

。（2）

和

是由另一種限制酶切割形成的

末端，所用的限制酶可以是

。反饋練習(xí)③SmaI限制酶④②EcoRI限制酶以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：(1)其中①19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.兩種連接酶反饋練習(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（20你能推測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，會利用限制酶將外源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)自身的目的。尋根問底你能推測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21尋根問底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長期的進(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別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。尋根問底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長期的進(jìn)化，22類型來源功能相同點(diǎn)差別E·coliDNA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“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)23類型來源功能相同點(diǎn)差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接24兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的兩條單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合25DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可26ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNADNA27DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對象

作用結(jié)果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要DNA的一條鏈作為模板形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)模板作用對象28小試身手

DNA連接酶催化的反應(yīng)是（）A、DNA復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵B、黏性末端堿基之間形成氫鍵C、兩個DNA片斷黏性末端之間的縫隙的連接D、A、B、C都不正確c小試身手DNA連接酶催化的反應(yīng)是（）c29以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G…

…CG…G

(1)其中①和

是由一種限制酶切割形成的

末端，兩者要重組成一個DNA分子，所用DNA連接酶通常是

。（2）

和

是由另一種限制酶切割形成的

末端，兩者要形成重組DNA片段，所用的連接酶通常是

。反饋練習(xí)③T4DNA連接酶④②E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：(1)其中①30限制酶與DNA解旋酶、DNA水解酶的比較作用共同點(diǎn)限制酶DNA解旋酶DNA水解酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂將DNA二條鏈之間的氫鍵斷開將DNA水解成單個脫氧核苷酸都作用于DNA分子中的化學(xué)鍵限制酶與DNA解旋酶、DNA水解酶的比較作用共同點(diǎn)限制酶DN31作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂在DNA片段之間形成磷酸二酯鍵用于提取目的基因和切割載體用于連接目的基因和運(yùn)載體比較作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷32載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運(yùn)輸車”——載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具一個或多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行鑒定和選擇。4）必須是安全的，對受體細(xì)胞無害。5）載體DNA分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1）作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中2）在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制①細(xì)菌的質(zhì)粒②病毒：λ噬菌體衍生物、動植物病毒等。

載體的載體的必要條件載體的閱讀課本第6頁“分子運(yùn)輸車”——載33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)?！懵兜摹⒔Y(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。對宿主細(xì)胞沒有影響，主要存在于細(xì)菌和酵母菌體內(nèi)。其中最常用的是大腸桿菌質(zhì)粒。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。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34（雙選）關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的A.質(zhì)粒是能夠自我復(fù)制的環(huán)狀DNA分子B.質(zhì)粒是基因工程常用的載體C.重組質(zhì)粒是目的基因D.質(zhì)粒可在宿主外單獨(dú)復(fù)制AB反饋練習(xí)（雙選）關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的AB反饋練習(xí)35小結(jié)升華限制酶DNA連接酶載體來源特點(diǎn)結(jié)果作用種類特點(diǎn)種類條件作用DNA重組技術(shù)的基本工具小結(jié)升華限制酶DNA載體來源特點(diǎn)結(jié)果作用種類特點(diǎn)種類條件作用36課本知識回顧

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課本知識回顧基因工程又叫做37DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”──“分子運(yùn)輸車”──限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶載體DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”38限制性核酸內(nèi)切酶主要是從的一種酶。識別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的斷開。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限制性核酸內(nèi)切酶主要是從39“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E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：兩類連接黏性末端40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λ噬菌體衍生物動植物病毒天然質(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；對受體細(xì)胞無害、易分離基礎(chǔ)上進(jìn)行過基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體通常有三種:質(zhì)粒λ噬菌體衍生物動植物病41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42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、有多個限制酶切點(diǎn)