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(jìn)展嚴(yán)厲的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)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(diǎn)： 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(jìn)展操作。 3.是在體外進(jìn)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(shí)目的： 1.簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需三種根本工具的作用。 2.認(rèn)同基因工程的誕生和開展離不開實(shí)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(lái)源：原核生物。 2特點(diǎn)：可以識(shí)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(gè)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(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，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(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？ 限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6 6個(gè)堿個(gè)堿基還是基

3、還是4 4 個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸個(gè)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(shí)，他能分析出限制根據(jù)他所掌握的知識(shí)，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(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中構(gòu)成了一套完善但是，生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來(lái)病原物的損害。限制酶的防御機(jī)制，以防止外來(lái)病原物的損害。限制酶就是細(xì)菌的一種防

4、御性工具，當(dāng)外源就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNADNA侵入時(shí)，侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源會(huì)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(dá)維護(hù)本身的目的。、使之失效，從而到達(dá)維護(hù)本身的目的。 2. 2.為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA?DNA? 迄今為止，基因工程中運(yùn)用的限制酶絕大部分迄今為止，基因工程中運(yùn)用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來(lái)的，它們各自可以識(shí)都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來(lái)的，它們各自

5、可以識(shí)別和切斷別和切斷DNADNA上特定的堿基序列。細(xì)菌中限制酶之所上特定的堿基序列。細(xì)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(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程，是由于微生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)制，可以將外源入侵的中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)制，可以將外源入侵的DNADNA降解掉。生物在長(zhǎng)期演化過(guò)程中，含有某種限制降解掉。生物在長(zhǎng)期演化過(guò)程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其酶的細(xì)胞，其DNADNA分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者經(jīng)過(guò)甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別切割序列，或者經(jīng)過(guò)甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)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(xì)菌中含有某種限制酶，也不會(huì)使本身的雖然細(xì)菌中含有某種限制酶，也不會(huì)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(gè)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(bǔ)的黏性末端之間銜接起來(lái)，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)展銜接。 T4DNA銜接酶既可以“縫合雙鏈DNA片段互補(bǔ)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(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的聚合酶只能將單個(gè)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(gè)端的羥基上，構(gòu)成磷酸二酯鍵；而銜接酶是在兩個(gè)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(gè)核苷酸經(jīng)過(guò)磷酸二鏈為模板，將單個(gè)核苷酸經(jīng)過(guò)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(gè)缺口同時(shí)銜接起雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)銜接起來(lái)，因此銜接酶不需求模板。來(lái)，因此銜接酶不需求模板。 3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車 1運(yùn)用載體的目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)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(dòng)植物病毒 作為基因工程運(yùn)用的載體必需滿足以下條件：作為基因工程運(yùn)用的載體必需滿足以下條件： 1. 1.載體載體DNADNA必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以必

10、需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)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(biāo)志基因，以便重組后進(jìn)展挑選。必需有標(biāo)志基因

11、，以便重組后進(jìn)展挑選。 4. 4.載體載體DNADNA必需是平安的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或必需是平安的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)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(diǎn)氨芐青霉素抗性基因目的基因插入位點(diǎn)大腸桿菌及質(zhì)粒載體構(gòu)造方式圖標(biāo)志基因標(biāo)志基因便于鑒定和選擇便于鑒定和選擇DNA復(fù)制的開場(chǎng)點(diǎn)復(fù)制的開場(chǎng)點(diǎn)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(duì)不是隨意亂寫的。 首先，每個(gè)DNA分子上的兩條鏈上的堿基要互補(bǔ)配對(duì)； 第二，每個(gè)DNA分子中每條鏈都存在一個(gè)G-A-A-T-T-C的堿基序列，也就是說(shuō)是EcoRI限制酶的識(shí)別位點(diǎn)，并存在G-A的切割位點(diǎn)。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