选修3专题1第1节DNA重组技术的基本工具(上课使用).ppt

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,*,专题,1,基因工程,1983,年第一例转基因植物,转基因烟草出现,1980,年第一个转基因动物,1973,年转基因微生物,转基因大肠杆菌问世,转基因小鼠诞生,思考,：,转基因技术,实现了,一种生物,的某些,性状,在,另一种生物,中,表达,。,这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？,密码子在生物界是的！,DNA(,基因,),mRNA,蛋白质,(,性状,),转录,翻译,通用,什么叫基因工程？,基因工程，又叫,DNA,重组技术,。通俗的说，就是,按照人们的意愿,，把,一种生物,的,某种基因,提取出来，加以修饰改造，然后放到,另一种生物的细胞里,，定向地改造生物的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品。,基因工程的概念,:P,1,基因工程的概念,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,实质,DNA,重组技术,生物体外,基因,DNA,分子水平,剪切,拼接,导入,表达,人类需要的基因产品,（定向）基因重组,基因工程产品,延熟保鲜转基因西红柿,研究者发现，控制植物衰老激素,乙烯,合成的酶基因，是导致植物衰老的重要基因，如果能够利用基因工程的方法抑制这个基因的表达，番茄就不会容易变软和腐烂了。,抗虫的基因来自苏云金杆菌。,苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。,科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,抗虫棉,想一想需要做哪些关键工作？,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。,主要是从,原核生物,中分离纯化出来,的一种酶。能将外来的,DNA,切断,，由于这种切割作用是在,DNA,分子内部进行的，故名,限制性核酸内切酶,。,约,4000,种。,1,、来源：,2,、种类：,3,、作用：,5,、结果：,形成两种末端,一、,“,分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,黏性末端,平末端,4.,限制酶识别序列,大多数限制酶的识别序列由,6,个核苷酸组成,少数的识别序列由,4,、,5,或,8,个核苷酸组成,寻根问底,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,原核生物易受自然界外源,DNA,的入侵,，但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,就是细菌的一种,防御性工具,，当外源,DNA,侵入时，会利用限制酶,将外源,DNA,切割掉,，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源,DNA,、,使之失效,，从而达到,保护自身,的目的。,Go back,限制酶切割,DNA,后形成的末端,黏性末端、平末端是如何形成的？,下一页,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,大肠杆菌,(E.coli),的一种限制酶,EcoR,能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开。,EcoR,黏性末端,黏性末端,重复演示,什么叫黏性末端？,当限制酶,从识别序列的,中心轴线两侧切开,时，,被限制酶切开的,DNA,两条单链的切口，带有几个,伸出的核苷酸,，他们之间正好,互补配对,，这样的切口叫,黏性末端,。,Sma,平末端平末端,什么叫平末端？,当限制酶,从识别序列的,中心轴线处切开,时，,切开的,DNA,两条单链的切口，是,平整,的，这样的切口叫,平末端,。,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性,(,平,),末端？,要切两个切口，产生四个黏性,(,平,),末端。,如果把两种来源不同的,DNA,用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生,相同的黏性,(,平,),末端,思考,?,如何把两者的黏性,(,平,),末端黏合起来，才能合成重组的,DNA,分子了,?,需要,DNA,连接酶,进行连接。,限制酶,DNA,解旋酶,区别,限制性内切酶与,DNA,解旋酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将,DNA,两条链的氢键打开形成两条单链,限制酶,DNA,水解酶,区别,限制性内切酶与,DNA,水解酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的,DNA.,切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。,二、,“,分子缝合针,”,DNA,连接酶,作用,:,把切下来的,DNA,片段拼接成新的,DNA,，即将,脱氧核糖和磷酸,连接起来,.,作用原理：,催化,磷酸二酯键形成,类型：,类型,Ecoli,DNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T,4,噬菌体,恢复,磷酸,二酯键,只能连接,黏性末端,能连接,黏性末端,和,平末端,(,效率较低,),相同点,差别,X,可把黏性末端之间的,缝隙“缝合”,起来，,E,coli 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,T,4,DNA,连接酶,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,区别,1,区别,2,相同点,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶是一回事吗,?,为什么,?,1),只能将,单个核苷酸,连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成,磷酸二酯键,1),在,两个,DNA,片段之间,形成磷酸二酯键,2),以,一条,DNA,链为模板,，,将,单个核苷酸,通过磷酸二酯键,连接成一条互补的,DNA,链,2),将,DNA,双链上的,两个缺口同时连接,起来，,不需要模板,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,三、,“,分子运输车,”,基因进入受体细胞的,载体,载体需要的条件：,有,1,至,具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；,必须是安全的，,对,受体细胞,无害,能够在宿主细胞中自我,复制并,稳定地,保存,有某些,标记基因,（供重组,DNA,的鉴定和选择）,（,5,）大小应适合,常用运载体：,细菌,的质粒,噬菌体,衍生物,（,3),某些,动植物,病毒,常用的载体：质粒,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，,可用,含氨苄青霉素的培养基,鉴别,实际操作的质粒一般都是人工改造过的,质粒的特点,1,、细胞染色体（或拟核,DNA,分子）外能自主复制的,小型环状,DNA,分子；,2,、质粒的存在对宿主细胞无影响；,3,、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,所有的质粒都可以作为运载体 吗？,不是。只有具备了以上几点要求的质粒,才可以充当运载体。,1.,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的,DNA,片段，需使用（）,A.,同种限制酶,B.,两种限制酶,C.,同种连接酶,D.,两种连接酶,A,课堂练习,2.,不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）,A,、能复制,B,、有多个限制酶切点,C,、具有标记基因,D,、它是环状,DNA,D,3.,以下说法正确的是 （）,A,、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,B,、质粒是基因工程中唯一的运载体,C,、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,D,、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,4,、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,C,5.,（多选）,有关基因工程的叙述中，错误的是,A,、基因工程技术能定向地改造生物的遗传 性状，培育生物新品种,B,、重组,DNA,的形成在细胞内完成,C,、目的基因须由运载体导入受体细胞,D,、质粒都可作为运载体,BD,6.,下列四条,DNA,分子，彼此间具有粘性末端的一组是,A,B,C,D,D,2,7,4,8,3,6,1,5,CTGCAG,GADGTC,ACGT,TGCA,GCGC,CGCG,GAATTC,CTTAAG,2,和,7,能连接形成,ACGT,TGCA,；,4,和,8,能连接形成,GAATTC,CTTAAG,；,3,和,6,能连接形成,GCGC,CGCG,；,1,和,5,能连接形成,CTGCAG,GACGTC,。,2.,为什么限制酶不剪切细菌本身的,DNA,？,通过长期的进化，含有某种限制酶的细菌细胞，其,DNA,分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列；或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的,DNA,被切断，并且可以防止外源,DNA,的入侵。,3,、天然的,DNA,分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？,提示：,基因工程中作为载体使用的,DNA,分子很多都是质粒（,plasmid,），即独立于细菌拟核染色体,DNA,之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的,DNA,分子。,是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？,不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：,1,）载体,DNA,必需有,一个或多个限制酶,的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是,在质粒本身需要的基因片段之外,，这样才不至于因目的基因的插入而失活。,2,）载体,DNA,必需具备,自我复制的能力,，或整合到受体染色体,DNA,上随染色体,DNA,的,复制而同步复制,。,3,）载体,DNA,必需,带有标记基因,，以便重组后进行重组子的筛选。,4,）载体,DNA,必需,是安全的,，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。,5,）载体,DNA,分子,大小应适合,，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。,实际上自然存在的质粒,DNA,分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。,4,、,DNA,连接酶有连接单链,DNA,的本领吗？,迄今为止，所发现的,DNA,连接酶都,不具有,连接单链,DNA,的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链,DNA,的酶。,下课了,!,再 见,