DNA重組技術(shù)的基本工具上課

1、設(shè)想一設(shè)想一 能否培養(yǎng)出具有抗蟲能否培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？性狀的抗蟲棉呢？ 胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥是治療糖尿病的特效藥, ,長(zhǎng)期以來(lái)長(zhǎng)期以來(lái)只能從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，產(chǎn)量只能從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，產(chǎn)量低成本高。低成本高。 而微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制。于是科學(xué)而微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制。于是科學(xué)家設(shè)想，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸以O(shè)想，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，并得以表達(dá)，就不僅能解決產(chǎn)量物體內(nèi)，并得以表達(dá)，就不僅能解決產(chǎn)量問(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價(jià)問(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價(jià)格大幅下降。格大幅下降。設(shè)想二設(shè)想二 這些定向改造基因的設(shè)想

2、能實(shí)現(xiàn)嗎？基因工程基因工程基因工程的應(yīng)用：20052005年全世界約有糖尿病患者年全世界約有糖尿病患者1.81.8億億, ,我國(guó)約我國(guó)約60006000萬(wàn)。萬(wàn)。治療糖尿病特效藥治療糖尿病特效藥胰島素。胰島素。每每100kg 100kg 豬或牛的胰腺中僅可提取豬或牛的胰腺中僅可提取4 45g5g。19791979年，美國(guó)將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，年，美國(guó)將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。思考：基因的表達(dá)與基因的什么過(guò)程有關(guān)？思考：基因的表達(dá)與基因的什么過(guò)程有關(guān)？基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚多彩小魚轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)

3、基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬轉(zhuǎn)基因小豬辣椒香蕉辣椒香蕉藍(lán)色玫瑰藍(lán)色玫瑰黑籽番茄黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫基因工程，又叫DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是。通俗的說(shuō)，就是按照按照人們的意愿人們的意愿，把一種生物的，把一種生物的某種基因某種基因提取出來(lái)，加提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞另一種生物的細(xì)胞里，定向里，定向地改造生物的遺傳特性。地改造生物的遺傳特性?；蚬こ痰膭e名基因工程的別名操作環(huán)境操作環(huán)境操作對(duì)象操作對(duì)象操作水平操作水平基本過(guò)程基本過(guò)程探究問(wèn)題一：基因工程的誕生基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和

4、技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程探究問(wèn)題一：基因工程的誕生基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程探究問(wèn)題一：基因工程的誕生基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程探究問(wèn)題一：基因工程的誕生基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程探究問(wèn)題一：基因工程的誕生基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1)1)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2)2)工具酶的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA3)DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明4)DNA4)DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)體外重組的實(shí)現(xiàn)5

5、)5)重組重組DNADNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6)6)第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世7)PCR7)PCR技術(shù)的發(fā)明技術(shù)的發(fā)明探究問(wèn)題一：基因工程的誕生問(wèn)題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。害的抗蟲棉。普通棉花普通棉花抗蟲棉抗蟲棉想一想：完成抗蟲棉的培育，需要哪些想一想：完成抗蟲棉的培育，需要哪些關(guān)鍵工作關(guān)鍵工作？基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手

6、術(shù)刀”1 1名稱來(lái)源：名稱來(lái)源：限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶主要從主要從原核生物原核生物中分離純化。中分離純化。2 2作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)：識(shí)別特定核苷酸序列，使每條鏈中識(shí)別特定核苷酸序列，使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開(kāi)。斷開(kāi)。3 3作用結(jié)果：作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。產(chǎn)生黏性末端或平末端。思考：限制酶在原核生物中的作用？思考：限制酶在原核生物中的作用？1. 種類與命名 現(xiàn)在已經(jīng)從約現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約種微生物中分離出了約4000 種限制性內(nèi)切酶種限制性內(nèi)切酶(限制酶限制酶)。練習(xí)：練習(xí)：

7、流感嗜血桿菌的流感嗜血桿菌的d d菌株菌株( Haemophilus ( Haemophilus influenzae d )influenzae d )中先后分離到中先后分離到3 3種限制酶，則分別種限制酶，則分別命名為命名為: :Hind、Hind和和Hind2. 作用部位斷開(kāi)磷酸二酯鍵斷開(kāi)磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 T12345 A12345HHHHHO T12345 A12345HHHHOH2O +1. 作用特點(diǎn)斷開(kāi)磷酸二酯鍵斷開(kāi)磷酸二酯鍵限制酶限制酶DNA解旋酶解旋酶區(qū)別區(qū)別切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵將將DNADNA兩條鏈的兩條鏈的氫鍵氫鍵打

8、開(kāi)形成兩條單鏈打開(kāi)形成兩條單鏈限制酶限制酶DNA水解酶水解酶區(qū)別區(qū)別切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵，的磷酸二酯鍵，形成片形成片段的段的DNA.DNA.切割磷酸二酯鍵，形成切割磷酸二酯鍵，形成單個(gè)的脫氧核苷酸單個(gè)的脫氧核苷酸。1. 作用特點(diǎn)識(shí)別特定的核苷酸序列回文序列：回文序列：在切割部位，一條鏈在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順另一條鏈反向讀的順序完全一致。序完全一致。2. 作用結(jié)果形成黏性末端形成黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端2. 作用特點(diǎn)形成平末端形成平末端平末端平末端 平末端平末端二、“分子縫合針” DNA連接酶1 1

9、種類種類 ： Ecoli DNAEcoli DNA連接酶連接酶 T4 DNAT4 DNA連接酶連接酶2 2作用：作用：恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間 的磷酸二酯鍵的磷酸二酯鍵。3 3作用原理：作用原理：催化磷酸二酯鍵形成催化磷酸二酯鍵形成1.Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶2.T4DNA連接酶3.連接酶類型總結(jié)類型4.比較：DNA連接酶與DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別區(qū)別1 1區(qū)別區(qū)別2 2相同點(diǎn)相同點(diǎn)1)1)只能將只能將單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸連連接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵形成形成磷酸二酯鍵磷酸二

10、酯鍵1)1)在在兩個(gè)兩個(gè)DNADNA片段之片段之間間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵2)2)以以一條一條DNADNA鏈為模板鏈為模板，連接成一條互補(bǔ)連接成一條互補(bǔ)的的DNADNA鏈鏈2)2)將將DNADNA雙鏈上的雙鏈上的兩兩個(gè)缺口同時(shí)連接個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，起來(lái)，不需要模板不需要模板三、“分子運(yùn)輸車” 載體1 1載體需要的條件：載體需要的條件： 有1多個(gè)限制酶切點(diǎn) 對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá) 有某些標(biāo)記基因，便于篩選有某些標(biāo)記基因，便于篩選2 2常用運(yùn)載體：常用運(yùn)載體：細(xì)菌的質(zhì)粒細(xì)菌的質(zhì)粒噬菌體衍生物或某些動(dòng)植物病毒。噬菌體衍生物或某些動(dòng)植物

11、病毒。能否用能否用SARSSARS病毒作為基因載體？病毒作為基因載體？作為載體，若沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？作為載體，若沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？攜帶目的基因的載體是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，如何鑒定攜帶目的基因的載體是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，如何鑒定假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制，將怎樣？假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制，將怎樣？從化學(xué)組成來(lái)看，載體應(yīng)含有什么成分？從化學(xué)組成來(lái)看，載體應(yīng)含有什么成分？議一議常用的載體：質(zhì)粒 課堂練習(xí)：1. 在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的目的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同種限制酶同種限制酶 B. 兩種限制酶兩種限制酶C. 同種連接酶同種連接酶 D. 兩種連接酶兩種連接酶A課堂練習(xí)：2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是理由是 （ ） A、能復(fù)制、能復(fù)制 B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)、有多個(gè)限制酶切點(diǎn) C、具有標(biāo)記基因、具有標(biāo)記基因 D、它是環(huán)狀、它是環(huán)狀DNA課堂練習(xí)：3.以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是 （ ） A