生物选修三DNA重组技术的基本工具学习PPT教案.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.,沃森和克里克对,结构的重大发现和随后,的技术创新孕育了基因工程。,2.,在复制的,DNA,双螺旋结构上展示的,工程菌、,牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛花等，代表了基因工程三,个重要方面的研究成果：转基因,、转基因,和,转基因,。,DNA,双螺旋,转基因,微生物,植物,动物,基因工程是按照,的愿望，进行,，通过体外,和,等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更,的新的生物类型和生物产品。,一、基因工程的概念,人们,严格的设计,DNA,重组,转基因,符合人们需要,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,原理,目的,基因拼接技术或,DNA,重组技术,生物体外,基因,DNA,分子水平,人类需要的生物类型和生物产品,基因重组,基因工程概念分析,二、基因工程的诞生,（一）基础理论：,1,、,DNA,是遗传物质的证明,2,、,DNA,双螺旋结构和中心法则的确立,3,、遗传密码的破译,（二）技术发明：,1,、基因转移载体的发现,2,、工具酶的发明,3,、,DNA,合成和测序技术的发明,4,、,DNA,体外重组的实现,5,、重组,DNA,表达实验的成功,6,、第一例转基因生物的问世,7,、,PCR,技术的发明,从科技探索之路中可以看出：说明没有,的研究成果，没有,的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。,基础理论,技术,抗虫棉,普通棉,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,与运载体,DNA,拼接,导入,棉花细胞,(,含,抗虫基因,),棉花植株,(,有,抗虫特性,),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,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,连接,关键步骤三：,抗虫基因,导入受体,(,棉花,),细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具：,关键步骤二的工具：,关键步骤三的工具：,基因的,剪刀,限制性内切酶,基因的,针线,DNA,连接酶,基因的,运载工具,运载体,本节知识内容,1 DNA,重组技术的基本工具,“,分子手术刀,”,限制酶,“,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,一、,限制性核酸内切酶,“,分子手术刀,”,（,1,）来源：,主要是原核生物；,（,2,）种类：,（,3,）作用：,（,4,）结果：,约,4000,种；,识别双链,DNA,分子的某种,特定的核苷酸序列,，并且使每一条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,形成两种末端,黏性末端,平末端,限制酶大多可以专一性识别双链,DNA,分子上的某种特定核苷酸序列，限制酶所识别的序列，无论是,6,个碱基还是,4,个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链,DNA,上的碱基是反向对称，重复排列的,T,磷酸二酯键,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,EcoRI,只能识别,GAATTC,的核苷酸序列,只从,G,和,A,之间切开,;,SmaI,只识别,CCCGGG,的核苷酸序列,只,从,C,和,G,之间切开,画出切割后的结果,.,当限制酶,从识别序列的,中心轴线,处切开时，,产生的是,平末端,。,当限制酶,从识别序列的,中心轴线两侧,切开时，,产生的是,黏性末端,。,思考,根据限制性内切酶的作用，你能推测这类酶在原核生物中的作用是什么？,原核生物容易受到自然界外源,DNA,的入侵，但是生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是一种防御性工具，当外源,DNA,侵入时，限制酶会将外源,DNA,切割掉，以保证自身安全。,所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源,DNA,，使之失效，从而达到保护自身的目的。,(1),种类：,(2),作用部位：,E,coli DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,磷酸二酯键,二、,DNA,连接酶,“,分子缝合针,”,（黏性末端）,（黏性末端和平末端）,可把黏性末端之间的,缝隙,“,缝合,”,起来,Ecoli DNA,连接酶或,T,4,DNA,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,T,4,DNA,连接酶,还可把,平末端之间的缝隙,“,缝合,”,起来，但效率较低,的复制,DNA,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶的比较,相同,区别,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来,将两个,DNA,片段连接起来；,将,DNA,双链上的两个缺口同时连接起来,形成磷酸二酯键,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶是一回事吗？,右图为,DNA,分子的切割和连接过程。,(1)EcoRI,是一种,酶，其识别序列是,，切割位点是,与,之间的,键。切割结果产生的,DNA,片段末端形式为,。,(2),不同来源,DNA,片段结合，在这里需要的酶应是,连接酶，此酶的作用是在,与,之间形成,键，而起,“,缝合,”,作用的。还有一种连接平末端的连接酶是,。,随堂练习,限制,GAATTC,鸟嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌吟脱氧核苷酸,磷酸二酯,黏性末端,E.coli,DNA,鸟嘌呤脱氧核苷酸,腺嘌吟脱氧核苷酸,磷酸二酯键,T,4,DNA,连接酶,三、载体,“,分子运输车,”,（,1,）载体的作用,将,转移到受体细胞中去。,目的基因,（,2,）载体的种类,细菌细胞质的质粒,噬菌体的衍生物,动植物病毒,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有,抗药基因,，,如四环素的标记基因。,质粒的存在与否对受体细胞生存没有决定性作用，但复制只能在受体细胞内完成。,质粒是,一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核,DNA,）之外，并且具有,自我复制,能力的,双,链,环,状,DNA,分子。,质粒是基因工程最常用的载体。,（,3,）作为载体必须具备的条件,1.,假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？,2.,作为载体没有,切割位点,将怎样？,3.,目的基因,是否,进入受体细胞，你如何去察觉？,4.,如果载体对受体细胞有害将怎样？,作为运载体必须具备的条件,1,、能够在受体细胞中,自我复制,并,稳定,地保存。,2,、具有,一个或多个限制酶切点,，以便与外源基因连接。,3,、具有某些,标记基因,，便于进行筛选。,4,、必需是安全的，不会对受体细胞有害。,注意：真正用作运载体的质粒都,是人工改造过的。,1,、关于限制酶的说法中，正确的是 （）,A,、限制酶是一种酶，只识别,GAATTC,碱基序列,B,、,EcoRI,切割的是,G,A,之间的氢键,C,限制酶一般不切割自身的,DNA,分子，只切割外源,DNA,D,限制酶只存在于原核生物中,教学反馈,C,2,、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是,(),能自主复制不能自主复制,结构很小是蛋白质是环状,RNA,是环状,DNA,能,“,友好,”,地,“,借居,”,A,、,B,、,C,D,C,3,、在受体细胞中能检测出目的基因是因为,(),A,、目的基因上有标记,B,、质粒具有某些标记基因,C,、重组质粒能够复制,D,以上都不正确,B,教学反馈,4,、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是,(),A,、,B,、,C,、,D,、,B,5,、要使目的基因与对应的载体重组，所需的酶是,(),(1),限制酶,(2),连接酶,(3),解旋酶,(4),还原酶,A,、,(1)(2)(3)B,、,(1)(2)(4),C,、,(1)(2)D,、,(1)(3),教学反馈,B,习题,:,已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么,?,请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论,对照组：不添加抗生素,实验组,1,：添加一定浓度的四环素,实验组,2,：添加一定浓度的氨苄青霉素,实验组,3,：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素,对照组,实验组,1,实验组,2,实验组,3,结 论,预期一,+,+,+,+,预期二,+,+,预期三,+,+,预期四,+,既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因,只含有抗四环素基因,只含有抗氨苄青霉素基因,既不含有抗四环素基因也,不含有抗氨苄青霉素基因,本节知识内容,1 DNA,重组技术的基本工具,“,分子手术刀,”,限制酶,“,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,一、,限制性核酸内切酶,“,分子手术刀,”,（,1,）来源：,主要是原核生物；,（,2,）种类：,（,3,）作用：,（,4,）结果：,约,4000,种；,识别双链,DNA,分子的某种,特定的核苷酸序列,，并且使每一条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,形成两种末端,黏性末端,平末端,限制酶大多可以专一性识别双链,DNA,分子上的某种特定核苷酸序列，限制酶所识别的序列，无论是,6,个碱基还是,4,个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链,DNA,上的碱基是反向对称，重复排列的,T,磷酸二酯键,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶的比较,相同,区别,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来,将两个,DNA,片段连接起来；,将,DNA,双链上的两个缺口同时连接起来,形成磷酸二酯键,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶是一回事吗？,习题,:,已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么,?,请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论,对照组：不添加抗生素,实验组,1,：添加一定浓度的四环素,实验组,2,：添加一定浓度的氨苄青霉素,实验组,3,：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素,对照组,实验组,1,实验组,2,实验组,3,结 论,预期一,+,+,+,+,预期二,+,+,预期三,+,+,预期四,+,既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因,只含有抗四环素基因,只含有抗氨苄青霉素基因,既不含有抗四环素基因也,不含有抗氨苄青霉素基因,