專題一基因工程11DNA重組技術(shù)的基本工具.ppt

設(shè)想一 能否培養(yǎng)出具有抗蟲(chóng)性狀的抗蟲(chóng)棉呢 主講教師郎啟勝 胰島素是治療糖尿病的特效藥 長(zhǎng)期以來(lái)只能從豬 牛等動(dòng)物的胰腺中提取 產(chǎn)量低成本高 而微生物生長(zhǎng)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(wèn)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 回憶舊知識(shí) 這些定向改造基因的設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎 經(jīng)過(guò)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) 基因工程 重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中 將人的生長(zhǎng)激素基因注射到小白鼠受精卵中 得到的 超級(jí)小鼠 超級(jí)小鼠與超級(jí)魚(yú) 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒 乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛 阿根廷 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(guò)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) 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 人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá) 基因重組 基因工程的概念 基因工程操作的四個(gè)基本步驟 1 提取目的基因2 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4 目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程 抗蟲(chóng)棉的培育有哪些關(guān)鍵步驟 解決培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具 DNA重組技術(shù)的基本工具 本節(jié)知識(shí)內(nèi)容 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 思考 在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中 我們有沒(méi)有學(xué)過(guò)相關(guān)的實(shí)例 那么這類生物為什么沒(méi)有在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中被外源DNA的入侵而滅絕 它們有何保護(hù)機(jī)制 限制酶切割外源DNA 使之失效 從而達(dá)到保護(hù)自身的目的 識(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi) 主要是原核生物 4000種 1 來(lái)源 2 種類 3 作用 4 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 G 限制酶切割磷酸二酯鍵 限制性內(nèi)切酶作用過(guò)程 什么叫黏性末端 當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)切開(kāi)時(shí) 被限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口 帶有幾個(gè)伸出的核苷酸 他們之間正好互補(bǔ)配對(duì) 這樣的切口叫黏性末端 什么叫平末端 當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開(kāi)時(shí) 切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口 是平整的 這樣的切口叫平末端 大腸桿菌的一種限制酶 EcoR 能識(shí)別GAATTC序列 并在G和A之間切開(kāi)形成黏性末端 Sma 能識(shí)別CCCGGG序列 并在C和G之間切割形成平末端 模擬操作 課本6頁(yè) 基因的針線 DNA連接酶 G 連接酶連接磷酸二酯鍵 DNA連接酶的作用過(guò)程 二 分子縫合針 DNA連接酶 T 磷酸二酯鍵 A 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(lái)的酶 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 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(gè)核苷酸加到已存在的核酸片斷3 末端形成磷酸二脂鍵 核苷酸分子的連接 DNA聚合酶連接單鏈DNA把單個(gè)脫氧核苷酸連接到DNA片段上 三 分子運(yùn)輸車 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來(lái)的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá) 首先得將這個(gè)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 基因工程的載體被喻為 分子運(yùn)輸車 基因工程的載體來(lái)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(dòng)植物病毒 議一議 2 能否用SARS病毒作為基因載體 3 作為載體 若沒(méi)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(lái)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 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(gè)至多個(gè)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(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 易分離安全 比較容易得到 認(rèn)識(shí)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(jiǎn)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(duì)宿主細(xì)胞沒(méi)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 1 能自我復(fù)制2 具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)3 具有遺傳標(biāo)記基因4 對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 易分離5 大小適合 便于操作 質(zhì)粒作為運(yùn)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)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò)人工改造的 課本知識(shí)回顧 基因工程又叫做或 通俗地說(shuō) 就是按照人們的意愿 把一種生物的某種提取出來(lái) 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 基因拼接技術(shù) DNA重組技術(shù) 基因 修飾改造 定向地 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 限制性核酸內(nèi)切酶 主要是從的一種酶 識(shí)別雙鏈DNA分子的某種 并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的斷開(kāi) 形成兩種末端 原核生物中分離純化出來(lái) 特定的核苷酸序列 磷酸二酯鍵 粘性末端 平末端 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 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 噬菌體衍生物 動(dòng)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(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 易分離 基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò) 練習(xí) 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 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A 能復(fù)