人教版高中生物選修三：1.1基因工程ppt課件

1、 基因工程的主題：基因工程是按照人們的愿望，進展嚴厲的設(shè)計，經(jīng)過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，發(fā)明出更符合人們需求的新的生物類型和生物產(chǎn)品。特點： 1.它是一種按照人們志愿，定向改造生物遺傳特性的技術(shù)。 2.在DNA分子程度上進展操作。 3.是在體外進展的人為的基因重組。 4.一旦勝利，便可遺傳。 5.主要技術(shù)是體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)。知識目的： 1.簡述DNA重組技術(shù)所需三種根本工具的作用。 2.認同基因工程的誕生和開展離不開實際研討和技術(shù)創(chuàng)新。 1.限制性核酸內(nèi)切酶 “分子手術(shù)刀 1來源：原核生物。 2特點：可以識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使

2、每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 3切割后的方式：黏性末端和平末端。 當限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的那么是平末端。G GA A T T CA A T T CG GC T T A AC T T A A黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端平末端平末端C C CC C CG G GG G GG G GG G GC C CC C C 1. 1.限制酶所識別的序列有什么特點？限制酶所識別的序列有什么特點？ 限制酶所識別的序列，無論是限制酶所識別的序列，無論是6 6個堿個堿基還是基

3、還是4 4 個堿基，都可以找到一條中心軸個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNADNA上的堿基是反上的堿基是反向?qū)ΨQ反復(fù)陳列的。向?qū)ΨQ反復(fù)陳列的。中軸線 1. 1.根據(jù)他所掌握的知識，他能分析出限制根據(jù)他所掌握的知識，他能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？ 原核生物容易遭到自然界外源原核生物容易遭到自然界外源DNADNA的入侵，的入侵，但是，生物在長期的進化過程中構(gòu)成了一套完善但是，生物在長期的進化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的損害。限制酶的防御機制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細菌的一種防

4、御性工具，當外源就是細菌的一種防御性工具，當外源DNADNA侵入時，侵入時，會利用限制酶將外源會利用限制酶將外源DNADNA切割掉，以保證本身的平切割掉，以保證本身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源源DNADNA、使之失效，從而到達維護本身的目的。、使之失效，從而到達維護本身的目的。 2. 2.為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA?DNA? 迄今為止，基因工程中運用的限制酶絕大部分迄今為止，基因工程中運用的限制酶絕大部分都是從細菌或霉菌中提取出來的，它們各自可以識都是從細菌或霉菌中提取出來的，它們各自

5、可以識別和切斷別和切斷DNADNA上特定的堿基序列。細菌中限制酶之所上特定的堿基序列。細菌中限制酶之所以不切斷本身以不切斷本身DNADNA，是由于微生物在長期的進化過程，是由于微生物在長期的進化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機制，可以將外源入侵的中構(gòu)成了一套完善的防御機制，可以將外源入侵的DNADNA降解掉。生物在長期演化過程中，含有某種限制降解掉。生物在長期演化過程中，含有某種限制酶的細胞，其酶的細胞，其DNADNA分子中或者不具備這種限制酶的識分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者經(jīng)過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別切割序列，或者經(jīng)過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切

6、開。這樣，別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，雖然細菌中含有某種限制酶，也不會使本身的雖然細菌中含有某種限制酶，也不會使本身的DNADNA被被切斷，切斷， 并且可以防止外源并且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 2.DNA銜接酶“分子縫合針 1作用：恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 2種類： EcoliDNA銜接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間銜接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進展銜接。 T4DNA銜接酶既可以“縫合雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合雙鏈DNA片段的平末端。但銜接平末端的效率比較低。G GA A T T CA A T T CG

7、GC T T A AC T T A A黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端平末端平末端C C CC C CG G GG G GG G GG G GC C CC C CDNA銜接酶銜接酶DNA銜接酶銜接酶DNA銜接酶銜接酶DNA銜接酶銜接酶 2.DNA 2.DNA銜接酶與銜接酶與DNADNA聚合酶是一回事嗎？為什么？聚合酶是一回事嗎？為什么？ 基因工程中所用的銜接酶有兩種：從大腸桿菌中分別得到的基因工程中所用的銜接酶有兩種：從大腸桿菌中分別得到的EcoliEcoli銜接酶、從銜接酶、從T4T4噬菌體中分別得到的噬菌體中分別得到的T4T4銜接酶。這兩種酶銜接酶。這兩種酶的催化反響根本一樣，

8、都是銜接雙鏈的催化反響根本一樣，都是銜接雙鏈DNADNA的缺口，而不能銜接單的缺口，而不能銜接單鏈鏈DNADNA。銜接酶和聚合酶的作用都是構(gòu)成磷酸二酯鍵。銜接酶和聚合酶的作用都是構(gòu)成磷酸二酯鍵。 兩者都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不一樣。兩者都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不一樣。 DNA DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的3 3末末端的羥基上，構(gòu)成磷酸二酯鍵；而銜接酶是在兩個端的羥基上，構(gòu)成磷酸二酯鍵；而銜接酶是在兩個DNADNA片段之間片段之間構(gòu)成磷酸二酯鍵。構(gòu)成磷酸二酯鍵。 DNA DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條D

9、NADNA鏈為模板，將單個核苷酸經(jīng)過磷酸二鏈為模板，將單個核苷酸經(jīng)過磷酸二酯鍵構(gòu)成子鏈；而銜接酶是將酯鍵構(gòu)成子鏈；而銜接酶是將DNADNA雙鏈上的兩個缺口同時銜接起雙鏈上的兩個缺口同時銜接起來，因此銜接酶不需求模板。來，因此銜接酶不需求模板。 3.基因進入受體細胞的載體“分子運輸車 1運用載體的目的：一是用它作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中；二是利用它在宿主細胞內(nèi)進展大量的復(fù)制。 2載體的種類： 質(zhì)粒常用 噬菌體的衍生物 某些動植物病毒 作為基因工程運用的載體必需滿足以下條件：作為基因工程運用的載體必需滿足以下條件： 1. 1.載體載體DNADNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以必

10、需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上。這些供目的基因插入的限便目的基因可以插入到載體上。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必需是在質(zhì)粒本身需求的基因制酶的切點所處的位置，還必需是在質(zhì)粒本身需求的基因片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。 2. 2.載體載體DNADNA必需具備自我復(fù)制才干，或整合到受體染必需具備自我復(fù)制才干，或整合到受體染色體色體DNADNA上，隨染色體上，隨染色體DNA DNA 的復(fù)制而同步復(fù)制。的復(fù)制而同步復(fù)制。 3. 3.載體載體DNADNA必需有標志基因，以便重組后進展挑選。必需有標志基因

11、，以便重組后進展挑選。 4. 4.載體載體DNADNA必需是平安的，不會對受體細胞有害，或必需是平安的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。 5. 5.載體載體DNADNA分子大小應(yīng)適宜，以便提取和體外操作。分子大小應(yīng)適宜，以便提取和體外操作。復(fù)制原點氨芐青霉素抗性基因目的基因插入位點大腸桿菌及質(zhì)粒載體構(gòu)造方式圖標志基因標志基因便于鑒定和選擇便于鑒定和選擇DNA復(fù)制的開場點復(fù)制的開場點與目的基因用與目的基因用同一種限制酶同一種限制酶 留意：這兩條DNA分子的堿基對不是隨意亂寫的。 首先，每個DNA分子上的兩條鏈上的堿基要互補配對； 第二，每個DNA分子中每條鏈都存在一個G-A-A-T-T-C的堿基序列，也就是說是EcoRI限制酶的識別位點，并存在G-A的切割位點。模擬操作：重組模擬操作：重組DNA分子的模擬操作分子的模擬操作OH含N堿基OHHOCCCCCH25533OHH