DNA重組技術的基本工具 課件

胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產量低成本高。而微生物生長迅速，容易控制。于是科學家設想，若能將人的胰島素基因導入微生物體內，并得以表達，就不僅能解決產量問題，還能大大降低生產成本，使藥品價格大幅下降。設想二

能否讓微生物產生出人的胰島素等珍貴藥物？胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動1

這些定向改造基因的設想能實現(xiàn)嗎？

經過多年的努力，科學家終于在20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術

——基因工程這些定向改造基因經過多年的努2抗蟲棉抗蟲棉3藍色玫瑰藍色玫瑰4能生產胰島素的大腸桿菌能生產胰島素的大腸桿菌5轉基因鼠轉基因鼠6能發(fā)熒光的轉基因豬能發(fā)熒光的轉基因豬7基因工程得以實現(xiàn)的理論基礎：（1）所有生物DNA的化學組成和結構相同。（為不同種生物DNA拼接成功提供物質基礎）（2）所有生物共用一套遺傳密碼子。（為某生物的基因能夠在其他生物細胞內正常指導蛋白質合成提供可能。）都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都是雙螺旋結構基因工程得以實現(xiàn)的理論基礎：都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都DNA重組技術的基本工具課件9基因工程的概念基因工程：指按照人們的愿望,進行嚴格的設計并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫作DNA重組技術或基因拼接技術?；蚬こ痰母拍罨蚬こ蹋褐赴凑杖藗兊脑竿?進行嚴格的設計并通10基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平獲得人類需要的基因產物剪切→拼接→導入→表達基因重組基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼11基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的培育有哪些關鍵步驟？蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細胞(含抗蟲基因)與運載體DNA拼接，導入棉花植株(有抗蟲特性)表達解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的培育有哪些關鍵步驟？蘇12DNA重組技術的基本工具本節(jié)知識內容§1DNA重組技術的基本工具專題一基因工程“分子手術刀”──限制酶

“分子縫合針”──DNA連接酶

“分子運輸車”

──基因進入受體細胞的載體

DNA重組技術的基本工具本節(jié)知識內容§1DNA重組技13識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且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。主要是原核生物4000種。1、來源：2、種類：3、作用：4、結果：形成兩種末端一、“分子手術刀”——限制性核酸內切酶黏性末端平末端識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中141’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結構1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結構15G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,51617仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的，稱為回文序列17仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別17中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能18

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割19平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中20限制性內切酶作用過程點擊播放限制性內切酶作用過程點擊播放21SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線22你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。尋根問底為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自23基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

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GG

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GGC

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C

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C

G用同種限制酶切割基因的針線：DNA連接酶

GAATTCC2425類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關內容，填寫下表自主學習25類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA25ATGCATGC連接酶連接磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：二、分子縫合針——DNA連接酶ATGCATGC連接酶連接磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：26T磷酸二酯鍵1234512345AT磷酸二酯鍵1234512345A27作用部位：是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子）

DNA連接酶將兩條DNA鏈連接起來的酶。是磷酸二酯鍵（扶手）DNA連接酶將兩條DNA鏈連接28DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點？DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位雙鏈在兩DNA片斷之間形成磷酸二脂鍵單鏈將單個核苷酸加到已存在的核酸片斷3’末端形成磷酸二脂鍵DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點？DNA連接酶D29連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA連接酶連接酶種類：T4DNA連接酶連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA30核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA31三、分子運輸車——基因進入受體細胞的載體要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！能將外源基因送入受體細胞的工具就是載體?；蚬こ痰妮d體被喻為：分子運輸車基因工程的載體來源：作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質粒、噬菌體、動植物病毒三、分子運輸車——基因進入受體細胞的載體要讓一個從甲32有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復制并帶著插入的目的基因一起復制質粒——裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質粒實際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復制331、能自我復制2、具有一個或多個限制酶切點3、具有遺傳標記基因4、對受體細胞無害、易分離5、大小適合，便于操作質粒作為運載體的條件？在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質粒都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的1、能自我復制質粒作為運載體的條件？在進行基因工程操作中,真34課本知識回顧

基因工程又叫做

或

。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

提取出來，加以

，

然后放到另一種生物的細胞里，

改造生物的遺傳性狀。基因拼接技術DNA重組技術基因修飾改造定向地課本知識回顧基因工程又叫做35DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”──“分子縫合針”──“分子運輸車”──限制（性核酸內切）酶DNA連接酶基因進入受體細胞的載體DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”──“分子縫合針”36限制性核酸內切酶主要是從的一種酶。識別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的斷開。形成兩種末端原核生物中分離純化出來特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端平末端限制性核酸內切酶主要是從37“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類連接黏性末端E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：兩類連接黏性末端38基因進入受體細胞的載體通常有三種:作為載體的條件：在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質粒都是在

質粒λ噬菌體衍生物動植物病毒天然質粒人工改造的能自我復制；有切割位點；有遺傳標記基因；對受體細胞無害、易分離基礎上進行過基因進入受體細胞的載體通常有三種:質粒λ噬菌體衍生物動植物病39練習在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶練習在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使40不屬于質粒被選為基因運載體的理由是

A、能復制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習不屬于質粒被選為基因運載體的理由是D練習413)基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運載體結合

C、將目的基因導入受體細胞

D、目的基因的檢測和表達C練習3)基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作42比較有關的DNA酶（1）DNA水解酶：能夠將DNA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基（2）DNA解旋酶：能夠將DNA或DNA的某一段解成兩條長鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫鍵。注意：使DNA解成兩條長鏈的方法除用解旋酶以外，在適當的高溫（如94℃）、重金屬鹽的作用下，也可使DNA解旋。（3）DNA聚合酶：能將單個的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成DNA長鏈。（4）DNA連接酶：是通過磷酸二酯鍵連接雙鏈DNA的缺口。比較有關的DNA酶

胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產量低成本高。而微生物生長迅速，容易控制。于是科學家設想，若能將人的胰島素基因導入微生物體內，并得以表達，就不僅能解決產量問題，還能大大降低生產成本，使藥品價格大幅下降。設想二

能否讓微生物產生出人的胰島素等珍貴藥物？胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動44

這些定向改造基因的設想能實現(xiàn)嗎？

經過多年的努力，科學家終于在20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術

——基因工程這些定向改造基因經過多年的努45抗蟲棉抗蟲棉46藍色玫瑰藍色玫瑰47能生產胰島素的大腸桿菌能生產胰島素的大腸桿菌48轉基因鼠轉基因鼠49能發(fā)熒光的轉基因豬能發(fā)熒光的轉基因豬50基因工程得以實現(xiàn)的理論基礎：（1）所有生物DNA的化學組成和結構相同。（為不同種生物DNA拼接成功提供物質基礎）（2）所有生物共用一套遺傳密碼子。（為某生物的基因能夠在其他生物細胞內正常指導蛋白質合成提供可能。）都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都是雙螺旋結構基因工程得以實現(xiàn)的理論基礎：都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都DNA重組技術的基本工具課件52基因工程的概念基因工程：指按照人們的愿望,進行嚴格的設計并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫作DNA重組技術或基因拼接技術?；蚬こ痰母拍罨蚬こ蹋褐赴凑杖藗兊脑竿?進行嚴格的設計并通53基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平獲得人類需要的基因產物剪切→拼接→導入→表達基因重組基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼54基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的培育有哪些關鍵步驟？蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細胞(含抗蟲基因)與運載體DNA拼接，導入棉花植株(有抗蟲特性)表達解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的培育有哪些關鍵步驟？蘇55DNA重組技術的基本工具本節(jié)知識內容§1DNA重組技術的基本工具專題一基因工程“分子手術刀”──限制酶

“分子縫合針”──DNA連接酶

“分子運輸車”

──基因進入受體細胞的載體

DNA重組技術的基本工具本節(jié)知識內容§1DNA重組技56識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且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。主要是原核生物4000種。1、來源：2、種類：3、作用：4、結果：形成兩種末端一、“分子手術刀”——限制性核酸內切酶黏性末端平末端識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中571’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結構1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結構58G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,55960仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的，稱為回文序列17仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別60中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能61

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割62平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中63限制性內切酶作用過程點擊播放限制性內切酶作用過程點擊播放64SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線65你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。尋根問底為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自66基因的針線：DNA連接酶

G

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GAATTCC6768類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關內容，填寫下表自主學習25類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA68ATGCATGC連接酶連接磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：二、分子縫合針——DNA連接酶ATGCATGC連接酶連接磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：69T磷酸二酯鍵1234512345AT磷酸二酯鍵1234512345A70作用部位：是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子）

DNA連接酶將兩條DNA鏈連接起來的酶。是磷酸二酯鍵（扶手）DNA連接酶將兩條DNA鏈連接71DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點？DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位雙鏈在兩DNA片斷之間形成磷酸二脂鍵單鏈將單個核苷酸加到已存在的核酸片斷3’末端形成磷酸二脂鍵DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點和不同點？DNA連接酶D72連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA連接酶連接酶種類：T4DNA連接酶連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA73核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA74三、分子運輸車——基因進入受體細胞的載體要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！能將外源基因送入受體細胞的工具就是載體?；蚬こ痰妮d體被喻為：分子運輸車基因工程的載體來源：作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質粒、噬菌體、動植物病毒三、分子運輸車——基因進入受體細胞的載體要讓一個從甲75有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復制并帶著插入的目的基因一起復制質?！懵兜摹⒔Y構簡單的、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質粒實際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復制761、能自我復制2、具有一個或多個限制酶切點3、具有遺傳標記基因4、對受體細胞無害、易分離5、大小適合，便于操作質粒作為運載體的條件？在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質粒都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的1、能自我復制質粒作為運載體的條件？在進行基因工程操作中,真77課本知識回顧

基因工程又叫做

或

。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

提取出來，加以

，

然后放到另一種生物的細胞里，

改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹gDNA重組技術基因修飾改造定向地課本知識回顧基因工程又叫做78DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”──“分子縫合針”──“分子運輸車”──限制（性核酸內切）酶DNA連接酶基因進入受體細胞的載體DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”──“分子縫合針”79限制性核酸內切酶主要是從的一種酶。識別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核