基因工程的基本工具市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

构想一构想一能否能否培养抗虫棉呢？培养抗虫棉呢？第1页微生物生长快速，轻易控制。于是科学家微生物生长快速，轻易控制。于是科学家构想，若能将人胰岛素基因导入微生物体构想，若能将人胰岛素基因导入微生物体内，并得以表示，就不但能处理产量问题，内，并得以表示，就不但能处理产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。下降。构想二构想二 能否让微生物产生出人能否让微生物产生出人胰岛素等宝贵药品？胰岛素等宝贵药品？第2页 这些定向改造基因构想能实现吗？经过多年努力，科学家经过多年努力，科学家终于终于在在2020世纪世纪7070年代创建了能够年代创建了能够定向改造定向改造生生物新技术物新技术 基因工程基因工程第3页基因工程概念基因工程概念基因工程基因工程：指按照人们愿望指按照人们愿望,进行严格设计并进行严格设计并经过经过体外体外DNA重组重组和和转基因转基因等技术，赋予生物等技术，赋予生物以新遗传特征以新遗传特征,创造创造出更出更符合人们需要符合人们需要新新生物类生物类型型和和生物产品生物产品。因为基因工程是在。因为基因工程是在DNA分子水分子水平平上进行设计和施工，所以又叫作上进行设计和施工，所以又叫作DNA重组技重组技术或基因拼接技术。术或基因拼接技术。第4页基因工程别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平赋予生物新遗传特征，从而创赋予生物新遗传特征，从而创造出更符合人们需要生物类型造出更符合人们需要生物类型和生物产品和生物产品剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表示表示基因重组基因重组基因工程概念基因工程概念第5页基因工程培育抗虫棉简明过程：基因工程培育抗虫棉简明过程：抗虫棉抗虫棉培育有哪些培育有哪些关键步骤？关键步骤？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因普通棉花普通棉花(无抗虫特征)棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因)与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNADNADNA拼接，导入拼接，导入拼接，导入拼接，导入棉花植株棉花植株(有抗虫特征)表示表示表示表示处理培育抗虫棉关键步骤需要哪些工具？处理培育抗虫棉关键步骤需要哪些工具？第6页DNA DNA 重组技术基本工具重组技术基本工具本节知识内容1-1 DNA1-1 DNA重组技术基本工具重组技术基本工具专题一专题一 基因工程基因工程“分子手术刀分子手术刀”限制酶限制酶“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶“分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞载体基因进入受体细胞载体 第10页识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA DNA DNA 分子某种特定核苷酸序列，分子某种特定核苷酸序列，分子某种特定核苷酸序列，分子某种特定核苷酸序列，而且使每一条链中特定部位两个核苷酸而且使每一条链中特定部位两个核苷酸而且使每一条链中特定部位两个核苷酸而且使每一条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断开。之间磷酸二酯键断开。之间磷酸二酯键断开。之间磷酸二酯键断开。主要是原核生物主要是原核生物主要是原核生物主要是原核生物约约40004000种。种。1、起源：、起源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：5、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端形成两种末端形成两种末端一、一、“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶黏性末端黏性末端平末端平末端4 4、切割方式：、切割方式：错切和平切错切和平切第11页ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键限制酶切割磷酸二酯键第12页 1 1、大肠杆菌一个限制酶大肠杆菌一个限制酶（EcoR)EcoR)能识别能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开形成之间切开形成黏性黏性末端。末端。2 2、SmaSma能识别能识别CCCGGGCCCGGG序列，序列，并在并在C C和和G G之间切割形成之间切割形成平平末端末端 。常见两种限制酶第14页EcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端第15页什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列当限制酶从识别序列中心轴线两侧切开中心轴线两侧切开时时，被限制酶切开被限制酶切开DNA两条单链切口带两条单链切口，带有几个有几个伸出核苷酸伸出核苷酸，他们之间恰好，他们之间恰好互补配互补配对对，这么切口叫，这么切口叫黏性末端黏性末端。第16页Sma平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端第17页什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶从识别序列当限制酶从识别序列中心轴线处切开中心轴线处切开时时，切开，切开DNADNA两条单链切口，是平整，这两条单链切口，是平整，这么切口叫么切口叫平末端平末端。第18页二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1 1、作用：、作用：2 2、作用部位：、作用部位：磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间缝隙之间缝隙“缝缝合合”起来，即把梯子两边扶手断口连接起来，起来，即把梯子两边扶手断口连接起来，这么一个重组这么一个重组DNA分子就形成了。分子就形成了。第19页类型类型EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶起源起源功效功效大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸二酯键二酯键只能只能连接黏性末端连接黏性末端能连接黏性末端和能连接黏性末端和平末端平末端(效率较低效率较低)相同点相同点差异差异3 3、种类：、种类：第20页GCTTAAGCTTAADNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？第21页DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶在两在两DNADNA片断片断之间形成之间形成磷酸二脂键，不需要模磷酸二脂键，不需要模板板将将单个单个核苷酸加到已存在核苷酸加到已存在核酸片断核酸片断33末端形成末端形成磷磷酸二脂键酸二脂键,需要模板需要模板第22页三、分子运输车基因进入受体细胞载体 要让一个从甲生物细胞内取出来基因在乙生物要让一个从甲生物细胞内取出来基因在乙生物体内进行表示，首先得将这个基因送到乙生物细胞体内进行表示，首先得将这个基因送到乙生物细胞内去！内去！能将外源基因送入受体细胞工具能将外源基因送入受体细胞工具就是就是载体载体。1 1、基因工程载体被喻为、基因工程载体被喻为：分子运输车分子运输车2 2、基因工程载体起源、基因工程载体起源：质粒质粒、噬菌体噬菌体、动植物病毒动植物病毒第24页质粒质粒细菌细胞中一个很小环状细菌细胞中一个很小环状DNADNA分子。分子。裸露、结构简单、独立于细菌之外，而且有自我复裸露、结构简单、独立于细菌之外，而且有自我复制能力制能力氨苄青霉素氨苄青霉素抗性基因抗性基因质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞目基因插入位点复制原点复制原点认识惯用载体认识惯用载体质粒第25页议一议议一议2 2 2 2、能否用、能否用、能否用、能否用SARSSARSSARSSARS病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？3 3 3 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？4 4、携带目标基因载体是否进入了受体细胞，、携带目标基因载体是否进入了受体细胞，、携带目标基因载体是否进入了受体细胞，、携带目标基因载体是否进入了受体细胞，怎样判定？怎样判定？怎样判定？怎样判定？5、假如目基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？1 1、从化学组成来看，载体应含有什么成份？、从化学组成来看，载体应含有什么成份？、从化学组成来看，载体应含有什么成份？、从化学组成来看，载体应含有什么成份？双链双链双链双链DNADNADNADNA不能不能不能不能不能进行不能进行不能进行不能进行DNADNADNADNA重组重组重组重组载体上应有标识基因载体上应有标识基因载体上应有标识基因载体上应有标识基因可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失第27页载体应具备条件载体应具备条件(1)(1)能在宿主细胞内能在宿主细胞内稳定保留稳定保留并自我并自我复制复制。(2)(2)有一个至有一个至多个限制酶切点多个限制酶切点，方便与外源基，方便与外源基因连接因连接(3)(3)含有一些标识基因含有一些标识基因，方便进行筛选，方便进行筛选（4 4）对受体细胞无害、易分离对受体细胞无害、易分离(5)(5)结构简单结构简单,大小适中大小适中第28页书本知识回顾1、基因工程又叫做基因工程又叫做 或或 。通俗地说，就是按照。通俗地说，就是按照人们意愿，把一个生物某种人们意愿，把一个生物某种 提取出来，加以提取出来，加以 ，然后放到另一个生物细胞里，然后放到另一个生物细胞里，改造生物遗传性状改造生物遗传性状。基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术基因基因修饰改造修饰改造定向地定向地第31页2、DNA 重组技术基本工具重组技术基本工具“分子手术刀分子手术刀”“分子缝合针分子缝合针”“分子运输车分子运输车”限制（性核酸内切）酶限制（性核酸内切）酶DNA连接酶连接酶基因进入受体细胞载体基因进入受体细胞载体第32页3、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶主要是从主要是从一个酶。一个酶。识别双链识别双链DNA 分子某种分子某种，而，而且使每一条链中且使每一条链中特定部位特定部位两个核苷酸之间两个核苷酸之间断开。断开。形成两种末端形成两种末端原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来特定核苷酸序列特定核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端平末端第33页4、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类连接黏性末端连接黏性末端Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端第34页4、基因进入受体细胞载体、基因进入受体细胞载体通常有三种通常有三种:作为载体条件：作为载体条件：在进行基因工程操作中在进行基因工程操作中,真正被用作载体质粒都是在真正被用作载体质粒都是在质粒质粒噬菌体衍生物噬菌体衍生物动植物病毒动植物病毒天然质粒天然质粒人工改造人工改造能自我复制；有切割位点；能自我复制；有切割位点；有遗传标识基因；对受体细胞无害、易分离有遗传标识基因；对受体细胞无害、易分离基础上进行过基础上进行过第35页小结基因工程基因工程工具工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中含有专一性含有专一性(识别序列识别序列)切开切开DNADNA分子磷酸二酯键分子磷酸二酯键DNADNA连连接酶接酶连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键种类种类E.coliDNAE.coliDNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶运载运载工具工具具备具备条件条件结构简单结构简单,大小适中大小适中对受体细胞对受体细胞无害无害能在宿主细胞中自能在宿主细胞中自我复制并稳定存在我复制并稳定存在具一个至多个限制酶切位点具一个至多个限制酶切位点具标识基因具标识基因质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒第36页1.以下说法正确是以下说法正确是 （）A、全全部部限限制制酶酶只只能能识识别别一一个个特特定定核核苷苷酸酸序序列列 B、质粒是基因工程中唯一运载体、质粒是基因工程中唯一运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备条条件件之之一一是是：含含有有多多个个限制酶切点，方便与外源基因连接限制酶切点，方便与外源基因连接 D、DNA连连接接酶酶使使黏黏性性末末段段碱碱基基之之间间形形成成氢键氢键C练习练习第37页2.不属于质粒被选为基因运载体理由是不属于质粒被选为基因运载体理由是 A、能复制、能复制 B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、含有标识基因、含有标识基因 D、它是环状、它是环状DNAD第38页ATGCATGC连接酶连接连接酶连接磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA连接酶作用过程：连接酶作用过程：二、分子缝合针二、分子缝合针DNA连接酶连接酶第39页作用部位：作用部位：是磷酸二酯键是磷酸二酯键是磷酸二酯键是磷酸二酯键（扶手）（扶手）不是氢键不是氢键不是氢键不是氢键（梯子）（梯子）DNA连接酶连接酶将两条将两条DNA链连接起来酶。链连接起来酶。第40页连接连接黏性黏性末端末端连接连接黏性黏性末端和末端和平平末端末端分类分类作用作用E.coli DNA连接酶连接酶连接酶种类：连接酶种类：T4DNA连接酶连接酶第41页DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何相同点和连接酶有何相同点和不一样点？不一样点？DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链连接部位连接部位双链双链在两在两DNADNA片片断断之间形成之间形成磷酸二脂键磷酸二脂键单链单链将将单个单个核苷酸加核苷酸加到已存在核酸片到已存在核酸片断断33末端形成末端形成磷磷酸二脂键酸二脂键第42页