DNA重组技术的基本工具(动画很经典).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,*,*,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,基因工程,是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过,体外,DNA,重组和转基因,等技术，赋予生物以,新的遗传特性,，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在,DNA,分子水平,上进行设计和施工的，因此又叫做,DNA,重组技术,。,生物体外,基因,分子水平,剪切,拼接,导入,表达,人类需要的基因产物,转基因技术或DNA重组技术,实质：,基因重组,第,1,节,问题探讨,手术刀,缝合针,运输工具,培育抗虫棉,需要哪些基本工具,?,阅读,课本,4-5,页“,限制性核酸内切酶,分子手术刀,”的相关内容，填写下表,自主学习,主要从原核生物中分离纯化而来,已经分离出大约,4000,种,1,、识别双链,DNA,分子的某种特定核苷酸序列,2,、,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：,黏性末端或平末端,1,2,3,4,5,脱氧核苷酸的结构,中轴线,在,G,与,A,之间切割,大肠杆菌的一种限制酶,(EcoR),只能识别,GAATTC,序列,，并在,G,和,A,之间切开。,EcoRI,限制酶的作用,黏性末端,黏性末端,EcoRI,限制酶的切割,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,。,SmaI,只能识别,CCCGGG,序列，,并在,C,和,G,之间切开。,中轴线,SmaI,限制酶的作用,在,G,与,C,之间切割,平末端平末端,SmaI,限制酶的切割,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,。,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？,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。,寻根问底,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中,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。,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,GA,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,答案：,C,练习,2.下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是,A B C D,答案：,D,练习,3.以下是几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段。完成下列问题：,CTGCA G TG,G CTTAA AC,G GC,CTGCA CG,(1)以上DNA片段是由,种限制性核酸内切酶切割后产生的。,(2)若要把相应片段连接起来，应选用,(填“DNA聚合酶”或“DNA连接酶”)。,(3)找出能连接的对应片段并写出连接后形成的DNA,分子：,4,DNA,连接酶,CTGCAG,GACGTC,17,类型,来源,功能,相同点,差别,E,.,coliDNA连接酶,T,4,DNA连接酶,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,),阅读课本第,5,页,“分子缝合针”DNA连接酶,自主学习,把切下来的,DNA,片段,拼接成新的,DNA,，即：将,脱氧核糖和磷酸,连接起来催化形成,磷酸二酯键,DNA连接酶的作用,两,DNA,片段要具有,互补的黏性末端,才能拼起来,DNA连接酶的缝合作用,可把黏性末端之间的,缝隙,“,缝合,”,起来,，,注意：,DNA,连接酶可连接,双链,DNA,中,的,DNA,单链缺口，但不能连接单链,DNA,！,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶是一回事吗？,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,DNA连接酶的缝合作用,基因的针线：,DNA,连接酶,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,用同种限制酶切割,DNA,连接酶连接的是,DNA,骨架上的缺口，,不是,碱基间的氢键,A A T T,A,A,A,T,T,A,T,T,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶,DNA,聚合酶的作用,都能催化形成,磷酸二酯键,都是蛋白质,不需要,需要,形成完整的重组,DNA,分子,形成,DNA,的一条链,基因工程,DNA,复制,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶的比较,只能将,单个核苷酸,连接到已有的,DNA,片段上，形成磷酸二酯键,在,两个,DNA,片段之间,形成磷酸二酯键,另外还介绍几种酶,解旋酶：该酶能在DNA复制或转录时破坏DNA碱基对间的,氢键,，从而将双螺旋打开。,DNA（水解）酶：该酶能催化DNA水解。,RNA聚合酶：该酶能在,转录,时将单个的,核糖核苷酸,连接成,RNA,单链。,逆转录酶：该酶的作用是在,逆转录,时将单个的,脱氧核糖核苷酸,连接成,DNA,。,载体的作用,载体的必要条件,载体的种类,阅读课本第,6,页,“分子运输车”运载体,的相关内容，填写下表,自主学习,1,）能够在宿主细胞中,复制,并稳定地,保存,。,2,）具多个,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,鉴定,和,选择,。,4,）必须是,安全,的，对受体细胞,无害,。,5,）载体,DNA,分子应,大小适中,，以便于,提取,和,操作,1,）作为,运载工具,，将目的基因导入受体细胞中,2,）在受体细胞内对目的基因进行,大量复制,细菌的质粒,病毒：,噬菌体衍生物,、动植物病毒等。,有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。,有切割位点,能复制并带着插入的目的基因一起复制,质粒,裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有,自我复制能力,的很小的双链环状DNA分子。,最常用运载体,质粒,实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过,人工改造,的。,限制性内切酶,的识别序列和切点是,GGATCC,，限制性内切酶,的识别序列和切点是,GATC,。在质粒上有酶,的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶,的切点。,（,1,）请画出质粒被限制酶,切割后所形成的黏性末端。,（,2,）请画出目的基因两侧被限制酶,切割后所形成的黏性末端。,（,3,）在,DNA,连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？,可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）,小试身手,（,2008,年全国卷,）已知某种限制性内切酶在一线性,DNA,分子上有,3,个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性,DNA,分子在,3,个酶切位点上都被该酶切断，则会产生,a,、,b,、,c,、,d,四种不同长度的,DNA,片段。现有多个上述线性,DNA,分子，若在每个,DNA,分子上至少有,1,个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性,DNA,分子最多能产生长度不同的,DNA,片段种类数是（）,A.3 B.4 C.9 D.12,1、限制酶的作用特点：（体现了专一性或特异性）,2,、限制酶的作用原理：,4,、用途：,5,、来源和种类：微生物、几千种,3,、作用结果：,“,分子手术刀”,限制性核酸内切酶,1,）能识别双链,DNA,的特定核苷酸序列；,2,）从特定部位的两个核苷酸切开。,催化,磷酸二酯键,断裂,形成黏性末端、平末端,1,）切割目的基因和运载体（基因工程）,2,）保护自身细胞原有的遗传信息（微生物细胞）,课后总结,“,分子缝合针”,DNA,连接酶,1,、,DNA,连接酶的作用：,2,、作用原理：,3,、作用结果：,4,、用途：,5,、种类：,DNA,聚合酶与,DNA,连接酶,连接,DNA,片段,催化磷酸二酯键形成,获得重组,DNA,分子,1,）构建基因表达载体（基因工程）,2,）基因修复（微生物细胞）,1,）,E.coli DNA,连接酶,2,）,T4 DNA,连接酶,黏性末端,黏性末端和平末端,2,、作为载体的必要条件：,能自我复制,有切割位点,有遗传标记基因,对受体细胞无害、容易分离等,1,、载体的用途：,1,）运载工具,2,）在受体细胞内对目的基因进行大量复制,“,分子运输车”,载体,3、载体的种类：,1）细菌质粒,2）,噬菌体的衍生物,3）动植物病毒,1.概念：基因是具有遗传效应的DNA片段，,是决定生物结构和功能的基本单位。,基因的脱氧核苷酸序列代表遗传信息,基因,2.功能：无论是核基因还是质基因都能够储存、传 递和表达遗传信息，也都可能发生突变，从而决定生物的性状。,（补充知识）基因的结构,真核生物和原核生物的遗传物质都是,DNA,RNA,聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与,其结合。,转录开始后，,RNA,聚合酶沿,DNA,分子移动，并以,DNA,分子的一条链为模板合成,RNA,。,转录完毕后，,RNA,链释放出来，紧接着,RNA,聚合酶,也从,DNA,模板链上脱落下来。,与,RNA,聚合酶结合位点,原核细胞的基因结构,编码区：,非编码区,1、原核细胞的基因结构,非编码区,非编码区,编码区,编码区上游,编码区下游,启动子,终止子,能转录为相应的信使RNA，,能,编码蛋白质,不能,转录为信使,RNA,，,不能,编码蛋,白质,有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，,最重要的是位于编码区上游的,RNA聚合酶结合位点,。,启动子,2,、真核细胞的基因结构,编码区,非编码区,非编码区,与,RNA,聚合酶,结合位点,内含子,外显子,启动子,终止子,编码区上游,编码区下游,能,够编码蛋白质的序列,不能,够编码蛋白质的序列,内含子,：,外显子,：,真核细胞基因结构的主要特点是：编码区是间隔的、,不连续的,