基因工程的基本工具(公开课).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,*,设想一,能否,培养抗虫棉呢？,微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。,设想二,能否让微生物产生出人的,胰岛素等珍贵药物？,这些定向改造基因,的设想能实现吗？,经过多年的努力，科学家,终于,在,20,世纪,70,年代创立了可以定向改造生物的新技术,基因工程,基因工程的概念,基因工程,：,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,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，因此又叫作,DNA,重组技术或基因拼接技术。,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,实质,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,赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品,剪切,拼接,导入,表达,基因重组,基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,抗虫棉的,培育有哪些,关键步骤？,苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,普通棉花,(,无抗虫特性,),棉花细胞,(,含抗虫基因,),与运载体,DNA,拼接，导入,棉花植株,(,有抗虫特性),表达,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,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：,“,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,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,“,分子手术刀,”,限制性核酸内切酶,“,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,DNA,重组技术的基本工具,本节知识内容,1-1 DNA,重组技术的基本工具,专题一 基因工程,“,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,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。,主要是原核生物,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,、切割方式：,错切和平切,A,T,G,C,A,T,G,C,限制酶切割磷酸二酯键,限制性内切酶作用过程,点击播放,1,、,大肠杆菌的一种限制酶（,EcoR,),能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开形成黏性末端。,2,、,Sma,能识别,CCCGGG,序列，并在,C,和,G,之间切割形成平末端,。,常见的两种限制酶,EcoR,黏性末端,黏性末端,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。,二、“分子缝合针”,DNA,连接酶,1,、作用：,2,、作用部位：,磷酸二酯键,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。,类型,E,coli,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,3,、种类：,G,C,T,T,A,A,G,C,T,T,A,A,DNA,连接酶与,DNA,聚合酶是一回事吗？,DNA,连接酶,DNA,聚合酶,在两,DNA,片断之间形成磷酸二脂键，不需要模板,将单个核苷酸加到已存在的核酸片断,3,末端形成磷酸二脂键,需要模板,核苷酸分子的连接：,A,T,G,C,A,T,G,C,DNA,聚合酶连接单链,DNA,把单个脱氧核苷酸连接到,DNA,片段上,三、分子运输车,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受体细胞的工具就是载体。,1,、基因工程的载体被喻为,：,分子运输车,2,、基因工程的载体来源,：,质粒、噬菌体、动植物病毒,质粒,细菌细胞中一种很小的环状,DNA,分子。,裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能力,氨苄青霉素抗性基因,质粒,拟核,大肠杆菌细胞,目的基因插入位点,复制原点,认识常用的载体,质粒,质粒,议一议,2,、能否用,SARS,病毒作为基因载体？,3,、作为载体，若没有切割位点将怎样？,4,、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？,5,、,假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？,1,、从化学组成来看，载体应含有什么成分？,双链,DNA,不能,不能进行,DNA,的重组,载体上应有标记基因,可能造成基因丢失,载体应具备的条件,(1),能在宿主细胞内稳定保存并自我复制。,(2),有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接,(3),具有某些标记基因，以便进行筛选,（,4,）,对受体细胞无害、易分离,(5),结构简单,大小适中,作为载体的必要条件,1.,能自我复制,能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达,；,2.,有一个至多个限制酶切位点,能与目的基因结合,3.,有遗传标记基因,便于观察,4.,对受体细胞无害、易分离,安全、比较容易得到,认识常用的载体,质粒,质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链,DNA,分子,，,对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。,课本知识回顾,1,、,基因工程又叫做,或,。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种,提取出来，加以,，,然后放到另一种生物的细胞里，,改造生物的遗传性状,。,基因拼接技术DNA,重组技术,基因,修饰改造,定向地,2,、,DNA,重组技术的基本工具,“分子手术刀”,“分子缝合针”,“分子运输车”,限制（性核酸内切）酶,DNA,连接酶,基因进入受体细胞的载体,3,、限制性核酸内切酶,主要是从 的一种酶。,识别双链,DNA,分子的某种 ，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开。,形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,黏性,末端,平末端,4,、“分子缝合针”,DNA,连接酶,1,、种类：,2,、作用部位：,两类,连接黏性末端,Ecoli DNA,连接酶,T4 DNA,连接酶,磷酸二酯键,连接黏性末端和平末端,4,、基因进入受体细胞的载体,通常有三种,:,作为载体的条件：,在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,的,能自我复制；有切割位点；,有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离,基础上进行过,小结,基因工程,的工具,限制酶,主要存在于原核生物中,具有专一性,(,识别序列,),切开,DNA,分子的磷酸二酯键,DNA,连,接酶,连接磷酸二酯键,种类,E.coliDNA,连接酶,T,4,DNA,连接酶,运载,工具,具备的,条件,结构简单,大小适中,对受体细胞无害,能在宿主细胞中自,我复制并稳定存在,具一个至多个限制酶切位点,具标记基因,质粒、,噬菌体衍生物、动植物病毒,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,、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,、,DNA,连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,C,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,A,T,G,C,A,T,G,C,连接酶连接磷酸二酯键,DNA,连接酶的作用过程：,二、分子缝合针,DNA,连接酶,作用部位：,是磷酸二酯键,（扶手）,不是氢键,（梯子）,DNA,连接酶将两条,DNA,链连接起来的酶。,连接黏性末端,连接黏性末端和平末端,分类,作用,E.coli,DNA,连接酶,连接酶种类：,T4DNA,连接酶,DNA,聚合酶和,DNA,连接酶有何相同点和不同点？,DNA,连接酶,DNA,聚合酶,连接,DNA,链,连接部位,双链,在两,DNA,片断之间形成磷酸二脂键,单链,将单个核苷酸加到已存在的核酸片断,3,末端形成磷酸二脂键,