第一節(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具ppt課件

1、 又稱基因拼接技術(shù),或DNA重組 技術(shù)。 通俗的說，就是按照人們的志愿，進(jìn)展嚴(yán)厲的設(shè)計(jì)，并經(jīng)過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物經(jīng)新的遺傳特性，從而發(fā)明出更符合人們需求的新的生物類型和生物產(chǎn)品。 基因工程基因工程(gene engineering)(gene engineering)讓禾本科植物也能讓禾本科植物也能固氮？固氮？想象想象根瘤菌的固氮作用根瘤菌的固氮作用“基因工程的了解基因工程的了解 操作環(huán)境：操作環(huán)境： 操作程度：操作程度： 原理：原理： 本質(zhì)：本質(zhì)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 基因工程得以實(shí)現(xiàn)的實(shí)際根底：基因工程得以實(shí)現(xiàn)的實(shí)際根底：體外環(huán)境體外環(huán)境分子程度分子程度基因重組基因重組甲供體

2、：提供目的基因甲供體：提供目的基因 乙受體：表達(dá)乙受體：表達(dá)目的基因，即基因未變，只是基因表達(dá)場所的轉(zhuǎn)移。目的基因，即基因未變，只是基因表達(dá)場所的轉(zhuǎn)移。與雜交育種相比，抑制了遠(yuǎn)緣雜交不親和的妨礙。與雜交育種相比，抑制了遠(yuǎn)緣雜交不親和的妨礙。與誘變育種相比，定向改動生物的遺傳特性。與誘變育種相比，定向改動生物的遺傳特性。導(dǎo)入導(dǎo)入DNADNA是遺傳物質(zhì)的證明；是遺傳物質(zhì)的證明；DNADNA雙螺旋構(gòu)造和中心法那么確實(shí)立；雙螺旋構(gòu)造和中心法那么確實(shí)立；一切生物共用一套遺傳密碼子。一切生物共用一套遺傳密碼子。問題討論問題討論手術(shù)刀手術(shù)刀縫合針縫合針運(yùn)輸工具運(yùn)輸工具培育抗蟲棉培育抗蟲棉需求哪些根需求哪些根

3、本工具本工具?來源來源種類種類作用作用作用結(jié)作用結(jié)果果閱讀課本閱讀課本4-5頁頁“限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶分子分子手術(shù)刀的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表手術(shù)刀的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)主要從原核生物中分別純化而來主要從原核生物中分別純化而來曾經(jīng)分別出大約曾經(jīng)分別出大約4000種種1、識別雙鏈、識別雙鏈DNA分子的某種特定核分子的某種特定核苷酸序列苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個核、使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。苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。特異性特異性12345脫氧核苷酸的構(gòu)造脫氧核苷酸的構(gòu)造 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯鍵鍵3端5端3端5

4、端磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵10仔細(xì)察看各限制酶仔細(xì)察看各限制酶 識別的特定序列有識別的特定序列有何何 特點(diǎn)？特點(diǎn)？限制酶的識別序列限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點(diǎn)是：限制酶所識別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對稱，無論是呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對稱，無論是6個個堿基還是堿基還是4個堿基，都可以找到個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ上的堿基是反向?qū)ΨQ反復(fù)陳列的反復(fù)陳列的 ，稱為回文序列，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作

5、用黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切開的被限制酶切開的DNA兩條兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。對，這樣的切口叫黏性末端。SmaISmaI只能識別只能識別CCCGGGCCCGGG序列，并在序列，并在C C和和G G之間切開。之間切開。中軸線SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G與C之間切割SmaISmaI限制酶的切限制酶的切割割當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNADNA兩條單鏈

6、的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。他能推測限制酶存在于原核生物中的他能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物的入侵，但生物在長期的進(jìn)化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)在長期的進(jìn)化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細(xì)制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時，會侵入時，會利用限制酶將外源利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證本身的切割掉，以保證本身的平安。所以，限制酶在原核生物中

7、主要起到切平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源割外源DNA、使之失效，從而到達(dá)維護(hù)本身的、使之失效，從而到達(dá)維護(hù)本身的目的。目的。尋根問底尋根問底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？經(jīng)過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶經(jīng)過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其的細(xì)胞，其DNADNA分子中不具備這種限制酶分子中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)移到所識別序列的堿基上，使限制酶基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，雖然細(xì)菌中含有某不能將其切開。這樣，雖然細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使

8、本身的種限制酶也不會使本身的DNADNA被切斷，并被切斷，并且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 類型來源功能一樣點(diǎn)差別EcoliDNA銜接酶銜接酶T4DNA銜接酶銜接酶大腸桿菌大腸桿菌T4噬菌體噬菌體恢復(fù)磷恢復(fù)磷酸二酯酸二酯鍵鍵只能銜接黏性末端只能銜接黏性末端能銜接黏性末端和能銜接黏性末端和平末端平末端(效率較低效率較低)閱讀課本第閱讀課本第5 5頁頁“分子縫合針分子縫合針DNADNA銜接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表銜接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸銜接起來催化構(gòu)成磷酸二酯鍵DNADNA銜接酶的作用銜接酶的作用兩兩

9、DNADNA片段要具有互補(bǔ)片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才干拼起來的黏性末端才干拼起來DNADNA銜接酶的縫協(xié)作用銜接酶的縫協(xié)作用可把黏性末端之間的可把黏性末端之間的縫隙縫隙“縫合起來，縫合起來，留意：留意：DNADNA銜接酶可銜接雙鏈銜接酶可銜接雙鏈DNADNA中的中的DNADNA單鏈缺口，單鏈缺口，但不能銜接單鏈但不能銜接單鏈DNADNA！DNADNA銜接酶與銜接酶與DNADNA聚合酶是一回事嗎？聚合酶是一回事嗎？T4 DNA銜接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合起來，但效率較低DNADNA銜接酶的縫協(xié)作用銜接酶的縫協(xié)作用DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同點(diǎn)點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本

10、質(zhì)不不同同點(diǎn)點(diǎn) 都能催化構(gòu)成磷酸二酯鍵都能催化構(gòu)成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)都是蛋白質(zhì)DNA銜接酶與銜接酶與DNA聚合酶的比較聚合酶的比較(1)(1)只能將單個核苷酸只能將單個核苷酸銜接到已有的銜接到已有的DNADNA片片段上，構(gòu)成磷酸二酯鍵段上，構(gòu)成磷酸二酯鍵1 1在兩個在兩個DNADNA片段之間構(gòu)成磷酸片段之間構(gòu)成磷酸二酯鍵二酯鍵2)2)以一條以一條DNADNA鏈為模板，鏈為模板，將單個核苷酸經(jīng)過磷酸二酯將單個核苷酸經(jīng)過磷酸二酯鍵銜接成一條互補(bǔ)的鍵銜接成一條互補(bǔ)的DNADNA鏈鏈2)2)將將DNADNA雙鏈上的兩雙鏈上的兩個缺口同時銜接起來，不個缺口同時銜接起來，不需求模板需求模板限制性內(nèi)切酶限

11、制性內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是的識別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制，限制性內(nèi)切酶性內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是的識別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有。在質(zhì)粒上有酶酶的一個切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶的一個切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶的切點(diǎn)。的切點(diǎn)。1請畫出質(zhì)粒被限制酶請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所構(gòu)成的黏性末端。切割后所構(gòu)成的黏性末端。2請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所構(gòu)成的黏性切割后所構(gòu)成的黏性末端。末端。3在在DNA銜接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后構(gòu)銜接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏性末端能否銜接？為什么？成的黏性末端能否銜接？為什么？可以銜接。

12、由于由兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏可以銜接。由于由兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏性末端是一樣的或是可以互補(bǔ)的性末端是一樣的或是可以互補(bǔ)的 小試身手小試身手載體的作用載體的作用載體的必載體的必要條件要條件載體的種類載體的種類閱讀課本第閱讀課本第6 6頁頁“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車運(yùn)載體運(yùn)載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)細(xì)菌的質(zhì)粒細(xì)菌的質(zhì)粒病毒：病毒： 噬菌體衍生物、動植物病毒等。噬菌體衍生物、動植物病毒等。 有標(biāo)志基因的存有標(biāo)志基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培育基鑒別。素的培育基鑒別。有切割位點(diǎn)有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著能復(fù)制并帶著插入的目的基插入的目的基因一同復(fù)制因

13、一同復(fù)制質(zhì)粒質(zhì)粒裸露的、構(gòu)造簡單的、獨(dú)立裸露的、構(gòu)造簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體即擬核于細(xì)菌染色體即擬核DNA之外，之外，并具有自我復(fù)制才干的很小的雙鏈并具有自我復(fù)制才干的很小的雙鏈環(huán)狀環(huán)狀DNA分子。分子。最常用運(yùn)載體最常用運(yùn)載體質(zhì)粒質(zhì)粒 實(shí)踐上在基因?qū)嵺`上在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作載真正被用作載體的質(zhì)粒，都體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒是在天然質(zhì)粒的根底上進(jìn)展的根底上進(jìn)展過人工改造的。過人工改造的。 下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容及對應(yīng)的內(nèi)容正確的組合是正確的組合是 C 知某種限制性內(nèi)切酶在一線性知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNADNA分子上有分子上有3 3個酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指。假設(shè)在該線性個酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指。假設(shè)在該線性DNADNA分子在分子在3 3個酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，那么會個酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，那么會產(chǎn)生產(chǎn)生a a、b b、c c、d d四種不同長度的四種不同長度的DNADNA片段。片段。 現(xiàn)有多個上述線性現(xiàn)有多個上述線性DNADNA分子，假設(shè)在每個分子，假設(shè)在每個DNADNA分子上至少有分子上至少有1 1個酶切位點(diǎn)被該酶切斷，那