基因工程基本工具

基因工程基本工具第1頁/共47頁1.1DNA重組技術的基本工具第2頁/共47頁基因工程的概念

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第3頁/共47頁基因工程名稱基因拼接技術或DNA重組技術實質:基因重組操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程“剪切”“拼接”“導入”“表達”結果人類需要的基因產物基因工程的概念這種技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物。第4頁/共47頁基因工程概念

又叫做DNA重組技術。是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。特點：?與誘變育種相比，其特點是________________。?在______水平上進行操作。?是否屬于可遺傳的變異？定向改造生物性狀分子第5頁/共47頁基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？第6頁/共47頁基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關鍵步驟三：抗蟲基因導入受體(棉花)細胞第7頁/共47頁解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？關鍵步驟一的工具：關鍵步驟二的工具：關鍵步驟三的工具：基因的剪刀——限制酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體第8頁/共47頁DNA重組技術的基本工具“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第9頁/共47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。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶。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第10頁/共47頁第11頁/共47頁T磷酸二酯鍵1234512345A第12頁/共47頁

大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶什么叫黏性末端？第13頁/共47頁限制酶什么叫黏性末端？第14頁/共47頁什么叫黏性末端？

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。第15頁/共47頁第16頁/共47頁什么叫平末端？

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。第17頁/共47頁第18頁/共47頁限制酶所識別的序列有什么特點？限制酶所識別的序列，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。限制酶識別序列的中心軸線第19頁/共47頁類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌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)相同點差別二“分子縫合針”——DNA連接酶第20頁/共47頁二、“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

磷酸二酯鍵

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。第21頁/共47頁GCTTAAGCTTAADNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？第22頁/共47頁DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈雙鏈單鏈連接部位在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵第23頁/共47頁1、通常以質粒作為載體質?！毦毎幸环N很小的環(huán)狀DNA分子。裸露的、結構簡單、獨立于細菌之外，并且有自我復制能力氨芐青霉素抗性基因質粒擬核大腸桿菌細胞目的基因插入位點復制原點三、“分子運輸車”—基因進入受體細胞的載體：第24頁/共47頁質粒第25頁/共47頁載體應具備的四個條件

(1)能在宿主細胞內穩(wěn)定保存并自我復制。(2)有一個至多個限制酶切點，以便與外源基因連接(3)具有某些標記基因，以便進行篩選（4）結構簡單,獨立于細菌外的DNA第26頁/共47頁目前常用的兩類運載體1.細菌的質粒，它是細菌染色體DNA以外的小型環(huán)狀DNA(一般有1-200kb，kb為千堿基對)，有的細菌只有一個，有的細菌有多個2.噬菌體和某些病毒的DNA。第27頁/共47頁

以質粒為載體的DNA

克隆過程第28頁/共47頁小結基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶運載工具具備的條件結構簡單,大小適中能在宿主細胞中自我復制并穩(wěn)定存在具一個至多個限制酶切位點具標記基因質粒、λ噬菌體衍生物、動植物病毒第29頁/共47頁1.以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質粒是基因工程中唯一的運載體

C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接

D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習第30頁/共47頁2.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第31頁/共47頁

3.

已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現探討某細菌的質粒中有無標記基因或標記基因是什么？請設計實驗、預期實驗結果，并得出相應的實驗結論。對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素第32頁/共47頁對照組實驗組1實驗組2實驗組3結論預期一＋＋＋＋預期二＋＋－－預期三＋－＋－預期四＋－－－對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因第33頁/共47頁第34頁/共47頁第35頁/共47