DNA重組技術(shù)的基本工具(市級公開課)()解讀

會計(jì)學(xué)1DNA重組技術(shù)的基本工具(市級公開課)()解讀

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(chǎn)量低、成本高。而微生物生長迅速，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矬w內(nèi)，并得以表達(dá)，就不僅能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價(jià)格大幅下降。設(shè)想二

能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素等珍貴藥物？第1頁/共36頁這些定向改造基因的設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎？

——基因工程經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家終于在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)第2頁/共36頁基因工程的概念基因工程：指按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。第3頁/共36頁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(shí)質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程的概念第4頁/共36頁基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的培育有哪些關(guān)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(xì)胞(含抗蟲基因)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)表達(dá)解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？第5頁/共36頁基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞第6頁/共36頁解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體第7頁/共36頁DNA重組技術(shù)的基本工具本節(jié)知識內(nèi)容§1-1DNA重組技術(shù)的基本工具專題一基因工程“分子手術(shù)刀”

──限制酶

“分子縫合針”

──DNA連接酶

“分子運(yùn)輸車”

──基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

第8頁/共36頁識別雙鏈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：5、結(jié)果：形成兩種末端一、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端4、切割方式：錯切和平切第9頁/共36頁ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯鍵第10頁/共36頁限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放第11頁/共36頁

1、大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開形成黏性末端。2、SmaⅠ能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切割形成平末端。常見的兩種限制酶第12頁/共36頁SmaⅠ平末端平末端第13頁/共36頁

EcoRⅠ黏性末端黏性末端第14頁/共36頁什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，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(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。第15頁/共36頁什么叫平末端？

當(dāng)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。第16頁/共36頁基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割第17頁/共36頁ATGCATGC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連接酶第18頁/共36頁T磷酸二酯鍵1234512345A第19頁/共36頁作用部位：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。第20頁/共36頁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連接酶第21頁/共36頁DNA聚合酶和DNA連接酶有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？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第22頁/共36頁核苷酸分子的連接：ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上第23頁/共36頁三、分子運(yùn)輸車——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入受體細(xì)胞的工具就是載體。1、基因工程的載體被喻為：分子運(yùn)輸車2、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(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒第24頁/共36頁議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體？3、作為載體，若沒有切割位點(diǎn)將怎樣？4、攜帶目的基因的載體是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，如何鑒定？5、假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制，將怎樣？1、從化學(xué)組成來看，載體應(yīng)含有什么成分？雙鏈DNA不能不能進(jìn)行DNA的重組載體上應(yīng)有標(biāo)記基因可能造成基因丟失第25頁/共36頁作為載體的必要條件1.能自我復(fù)制能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；2.有一個至多個限制酶切位點(diǎn)能與目的基因結(jié)合3.有遺傳標(biāo)記基因便于觀察4.對受體細(xì)胞無害、易分離安全、比較容易得到第26頁/共36頁認(rèn)識常用的載體——質(zhì)粒

質(zhì)粒是基因工程常用的載體，一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于染色體或細(xì)菌擬核之外，能自我復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子，對宿主細(xì)胞沒有影響，主要存在于細(xì)菌和酵母菌體內(nèi)。其中最常用的是大腸桿菌質(zhì)粒。第27頁/共36頁課本知識回顧

1、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(xì)胞里，

改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)基因修飾改造定向地第28頁/共36頁2、DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”──“分子運(yùn)輸車”──限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體第29頁/共36頁3、限制性核酸內(nèi)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黏性末端平末端第30頁/共36頁4、“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第31頁/共36頁4、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體通常有三種:作為載體的條件：在進(jìn)行基因工程操作中,真正被用作載體的質(zhì)粒都是在

質(zhì)粒λ噬菌體衍生物動植物病毒天然質(zhì)粒人工改造的能自我復(fù)制；有切割位點(diǎn)；有遺傳標(biāo)記基因；對受體細(xì)胞無害、易分離基礎(chǔ)上進(jìn)行過第32頁/共36頁練習(xí)1、在基因工程中，切割運(yùn)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.兩種連接酶第33頁/共36頁不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點(diǎn)

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNA