人教-选修3-基因工程-DNA重组技术的基本工具2.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,*,一 基因工程的基本内容,主要内容,1）基因工程的概念,2）基因操作的工具,3）基因操作的基本步骤,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指按照人们的意愿,在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。,（一）基因工程的概念,（一）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,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切,拼接,导入,实质：,（定向）基因重组,检测与鉴定,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,（一）基因工程的概念,普通棉花,(,无抗虫特性,),苏云金杆菌,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？,（一）基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,从苏云金杆菌细胞内提取出来抗虫基因,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA拼接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,限制性核酸内切酶(称限制酶)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,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,“分子手术刀”,限制性内切酶,（二）基因操作的工具,如：大肠杆菌,(E.coli,)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的 DNA片段末端通常有哪两种形式？,（二）基因操作的工具,有黏性末端和平末端两种,那么，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基有什么特点呢？,不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称,“分子手术刀”,限制性内切酶,（二）基因操作的工具,限制酶,识别序列,什么叫黏性末端？,（二）基因操作的工具,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。,游离片段,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,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？,会产生相同的黏性末端。,是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?,实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。,（二）基因操作的工具,“分子缝合针”DNA连接酶,两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。,但,Ecoli,DNA连接酶只能“缝合”黏性末端不能“缝合”平末端；而T,4,DNA连接酶既能“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。,根据来源不同可分为哪两类？在性质上两者又有什么异同呢？,Ecoli,DNA连接酶和T,4,DNA连接酶。,“分子缝合针”,DNA,连接酶,（二）基因操作的工具,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,（二）基因操作的工具,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,不是一回事。相同点：形成磷酸二酯键,但是：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2）DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板；而DNA连接酶不需要模板。,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,)？,（二）基因操作的工具,“分子运输车”载体。,载体的作用有哪些？,作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。,作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。,（随载体的复制而复制）,“分子运输车”,载体,（二）基因操作的工具,常用的载体主要有两类：,1）细菌细胞质的质粒,2）噬菌体或某些动植物病毒,原理：病毒，细菌等的侵染性。,（二）基因操作的工具,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，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。,有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？,作为运载体必须具备哪些条件？,（二）基因操作的工具,1）能够在宿主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。,5）大小应适合，便于提取和操作,6）有启动子和终止子,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。,基因操作的工具,一.“分子手术刀:限制性核酸内切酶,来源:主要来自原核生物,作用:将外来的DNA切断,结果:产生黏性末端或 平末端,二.“分子缝合针”:DNA连接酶,分类:,Ecoli DNA,连接和T,4,DNA连接酶,作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,三.“分子运输车”:基因进入受体细胞的载体,种类:质粒、动植物病毒等,条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、安全的、大小应适合,1）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、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,巩固练习,2）下列不是基因载体具备的条件的是,A、能自我 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,巩固练习,3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）,A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来,B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得,C、目的基因须由载体导入受体细胞,D、人工合成目的基因不用限制性内切酶,A,巩固练习,4）有关基因工程的叙述正确的是 （）,A、限制酶只在获得目的基因时才用,B、重组质粒的形成在细胞内完成,C、质粒都可作为载体,D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,巩固练习,5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （）,A、人工合成目的基因,B、目的基因与载体结合,C、将目的基因导入受体细胞,D、目的基因的检测和表达,C,巩固练习,6。下列关于质粒的叙述，正确的是,A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器,B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子,C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制,D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的,7科学家将含人的-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）,A DNA按照碱基互补配对原则自我复制,B DNA以其一条链为模板合成RNA,C 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质,D RNA以自身为模板自我复制,8在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指(),A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶,B.噬菌体、质粒、DNA连接酶,C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒,D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒,9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是,A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性,B.有利于对目的基因是否导入进行检测,C.增加质粒分子的分子量,D.便于与外源基因连接,10有关基因工程的叙述正确的是（）,A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用,B.重组质粒的形成在细胞内完成,C.质粒都可作运载体,D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,11生物细胞中含有细胞质基因的结构是 (),A.细胞核和染色体,B染色体和核糖体,C线粒体和质粒,D线粒体和叶绿体,12目前常被使用的基因载体有（）,A质粒 B噬菌体,C染色体 D动、植物病毒,13。1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。(1)此图表示的是采取_方法,获取_基因的过程。(2)图中DNA是以_为模板，_形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的_。(3)图中代表的是_酶，在它的作用下将质粒切出_末端。(4)图中代表重组DNA，含_基因。(5)图中表示的过程是_。,