生物學課件 1.1-DNA重組技術(shù)的基本工具

專題一：基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬辣椒香蕉藍色玫瑰黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳特性。基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導入→表達科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論艾弗里證明DNA是主要遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論

沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復制科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復制科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實驗加以證明?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4)DNA體外重組的實現(xiàn)5)重組DNA表達實驗的成功6)第一例轉(zhuǎn)基因動物問世7)PCR技術(shù)的發(fā)明問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。普通棉花抗蟲棉想一想：完成抗蟲棉的培育，需要哪些關(guān)鍵工作？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)提取抗蟲基因通過運載體導入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性蘇云金芽孢桿菌思考：在以上過程中關(guān)鍵步驟或難點是什么？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胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運輸車”——載體一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1來源：限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶主要從原核生物中分離純化。2作用特點：識別特定核苷酸序列，使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。3思考：限制酶在于原核生物中的作用？限制酶的識別序列——回文序列回文序列：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。磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+作用特點——斷開磷酸二酯鍵

EcoRⅠ黏性末端黏性末端作用特點——斷開磷酸二酯鍵SmaⅠ平末端平末端1.種類與命名現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratiamarcesens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ練習：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ命名方法二、“分子縫合針”——DNA連接酶1種類：⑴E·coliDNA連接酶⑵T4DNA連接酶2作用：恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。1.E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵2.T4DNA連接酶

T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶3.連接酶類型總結(jié)類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌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4.比較：DNA連接酶與DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點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，不需要模板三、“分子運輸車”——載體1載體需要的條件：⑴有1~多個限制酶切點⑵對受體細胞無害⑶導入基因能在受體細胞中復制、表達⑷有某些標記基因，便于篩選2常用運載體：⑴細菌的質(zhì)粒⑵λ噬菌體衍生物或某些動植物病毒。常用的載體：質(zhì)粒能復制并帶著插入的目的基因一起復制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)基鑒別課堂練習：在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同種限制酶B.兩種限制酶C.同種連接酶D.兩種連接酶A課堂練習：2.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課堂練習：3.以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的

核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體

C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個

限制酶切點，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在