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文檔簡介
DNA重組技術(shù)的基本工具能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮?能否讓細菌“吐出”蠶絲?能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物?經(jīng)過多年的努力,科學(xué)家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。一、基因工程的概念
基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是指按照人們的意愿,進行嚴格的設(shè)計,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,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?;蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(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→表達理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立遺傳信息傳遞方式(中心法則)的認定技術(shù)保障基因工程工具的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用
限制性核酸內(nèi)切酶
DNA連接酶基因載體(如質(zhì)粒)二、基因工程的誕生提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)
普通棉花(無抗蟲特征)與運載體DNA拼接,導(dǎo)入(含抗蟲基因)
棉花植株(有抗蟲特征)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下來?如何將切下來的抗蟲基因與運載體DNA連接起來?如何將重組的DNA運送到棉花細胞?需要切割DNA的工具(分子手術(shù)刀)需要連接DNA片斷的工具
(分子縫合針)需要基因轉(zhuǎn)移的工具(分子運輸車)
——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考1、限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。含義:主要從原核生物中分離得到來源:磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵
作用部位:有專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列,并在特定的切點上切割DNA分子。作用特點:產(chǎn)生黏性未端
作用結(jié)果:三、基因工程的基本工具EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識別GAATTC序列,并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時,可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸,他們之間堿基正好互補配對,因此稱這些片斷為黏性末端。回文序列AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAG
磷酸二酯鍵SmaⅠCCCGGGGGGCCC識別CCCGGG序列,并在G和C之間切開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。CCCGGGGGGCCCAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CCGGCGGGGCCC序號限制酶識別序列切割位點
切割DNA片段①SmaⅠGGGCCCG↓C
GGGCCCCCCGGG②BamHⅠGGATCCG↓G
GGATCCCCTAGG③Sau3AGATC↓GATC
GGATCCCCTAGG④HindⅢAAGCTTA↓AAAGCTTTTCGAA請畫出這幾種DNA片段被對應(yīng)的限制酶切割后的結(jié)果。2、不同限制酶的識別序列和切割位點不同,這一點體現(xiàn)出酶的什么特性?1、不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端一定不同嗎?要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個切口?可產(chǎn)生幾個黏性末端?切兩個切口,產(chǎn)生四個黏性末端。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。思考CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分,形成磷酸二酯鍵
CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具1、作用部位:2、種類:兩類E·coliDNA連接酶(大腸桿菌)T4DNA連接酶(T4噬菌體)3、兩種連接酶的作用T4DNA連接酶
種類作用E·coliDNA連接酶連接黏性末端連接黏性末端和平末端(效率低)辨析:DNA連接酶與DNA聚合酶的區(qū)別比較項目DNA連接酶DNA聚合酶作用對象連接的DNA鏈是否需要模板相同點本質(zhì)都是_____________都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成____________________DNA片段單個的脫氧核苷酸雙鏈單鏈蛋白質(zhì)磷酸二酯鍵不需要需要3、基因載體(運載體)作為運載工具,將外源基因送入受體細胞。作用:條件:⑴能在宿主細胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存⑵有一個或多個限制酶切位點,可使外源基因插入其中⑶具有某些遺傳標記基因,以便進行篩選⑷對受體細胞無害
質(zhì)粒(最常用)、噬菌體和某些動植物病毒種類:三、基因工程的基本工具假如外源基因?qū)胧荏w細胞后不能復(fù)制會怎樣?作為載體如果沒有限制酶切割位點將怎樣?外源基因是否進入受體細胞,你如何去察覺?如果載體對受體細胞有害將怎樣?會在細胞增殖中丟失
外源的基因不可能插入
如果載體上有遺傳標記基因,就可通過標記基因的表達來檢測。
將影響受體細胞新陳代謝,進而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無法表達。思考基因工程的基本工具限制酶來源作用結(jié)果DNA連接酶作用部位種類和作用載體常用載體:作為載體的條件:小結(jié)1、科學(xué)家們經(jīng)過多年努力,創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程,實施該工程的最終目的是()A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D2、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(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C.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.基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C3、人們常選用的細菌質(zhì)粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因,該抗性基因的主要作用是()A.提高受體細胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導(dǎo)入受體細胞進行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B4、下列哪項不是基因工程
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