基因工程的基本工具課件

設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐1基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，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。基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)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(dǎo)入→表達(dá)實質(zhì)基因重組結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通2基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)明DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明DNA體外重組的實現(xiàn)重組DNA表達(dá)實驗的成功第一例轉(zhuǎn)基因動物問世PCR技術(shù)的發(fā)明基礎(chǔ)理論技術(shù)發(fā)明基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程DNA是遺傳物質(zhì)的證明基3問題探討：蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉為什么能把蘇云金芽孢桿菌的基因“嫁接”到棉花上并成功表達(dá)？1、所有生物的的DNA都是以4種脫氧核苷酸為基本單位，構(gòu)成獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這為不同生物DNA拼接提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、地球上的所有生物共用一套遺傳密碼。問題探討：蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉為什么能把蘇4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棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？重組DNA導(dǎo)入形成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5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)切酶關(guān)鍵步驟一：從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取抗蟲基因關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運(yùn)載體“縫合”成重組DNA關(guān)鍵步驟三：將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞“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1.1、DNA重組技術(shù)的基本工具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6一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”分布：作用特點：切點：結(jié)果：舉例：形成兩種末端：黏性末端或平末端主要在原核生物中特異性（專一性），即識別特定核苷酸序列，切割特定位點磷酸二酯鍵EcoRI限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”分布：形成兩種末端：黏7末端類型：一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”伸出的核苷酸之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端末端類型：一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”伸出的核苷酸8基因工程的基本工具ppt課件9基因工程的基本工具ppt課件10限制酶在原核生物中的作用

原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)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。含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者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(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DNA的11要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？要切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，可以合成重組的DNA分子。討論：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾12分子縫合針：DNA連接酶

G

AA

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G用同種限制酶切割分子縫合針：DNA連接酶

GAATTCC13DNA連接酶的作用是：

將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，生成磷酸二酯鍵，使之成為一個完整的DNA分子。二、DNA連接酶——“分子縫合針”CTTAAGAATTCGDNA連接酶的作用是：二、DNA連接酶——“分子縫合針”C14

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·co15

T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效16DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板DNA聚合酶DNA連接酶相同點尋根問底DNA連接酶與DNA聚17酶的種類作用底物作用實質(zhì)形成產(chǎn)物限制酶DNA連接酶DNA聚合酶DNA解旋酶與DNA幾種有關(guān)的四種酶DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子切斷磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵斷開堿基對之間的氫鍵DNA片段(平末端或黏性末端）重組DNA分子與親代DNA分子相同的DNA分子形成單鏈DNA酶的種類作用底物作用實質(zhì)形成產(chǎn)物限制酶DNA連接酶DNA聚合18運(yùn)載體的作用：攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)。三、基因的運(yùn)載體——“分子運(yùn)輸車”能否用SARS病毒作為基因載體？作為載體，若沒有切割位點將怎樣？攜帶目的基因的載體是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，如何鑒定？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)組成看，載體應(yīng)含有什么成分？雙鏈DNA不能不能進(jìn)行DNA重組載體上應(yīng)有標(biāo)記基因可能造成基因丟失運(yùn)載體的作用：三、基因的運(yùn)載體——“分子運(yùn)輸車”能否用SAR19運(yùn)載體必須具備的條件：1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）

4、對受體細(xì)胞無害運(yùn)載體的作用：攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)。常用的運(yùn)載體有：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動植物病毒等三、基因的運(yùn)載體——“分子運(yùn)輸車”運(yùn)載體必須具備的條件：運(yùn)載體的作用：常用的運(yùn)載體有：三、基因20最常用的運(yùn)載體——質(zhì)粒分布：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中;最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。本質(zhì)：細(xì)胞染色體(或擬核)外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子。真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造的。最常用的運(yùn)載體——質(zhì)粒分布：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中21基因的運(yùn)輸工具——質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切割位點有標(biāo)記基因的存在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。基因的運(yùn)輸工具——質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切22抗四環(huán)