重組DNA分子模擬制作

1、選修3 現(xiàn)代生物科技專題 1-11-1 重組重組dnadna分子模擬制作分子模擬制作 生物科技創(chuàng)造美好未來生物科技創(chuàng)造美好未來 閱讀課本，歸納思考：閱讀課本，歸納思考：作為作為“分子運(yùn)分子運(yùn) 輸車輸車”，需要具備哪些條件？，需要具備哪些條件？ ecori酶切后的載體和目的基因 目的基因目的基因 載體載體 模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn) 多個(gè)ecori酶切后的載體與目的基因混 合之后，加入dna連接酶，其連接產(chǎn) 物將有幾種？(為了方便分析，至多 考慮兩個(gè)分子相連接) 載體與目的基因之間的連接載體與目的基因之間的連接 載體與載體之間的連接 目的基因與目的基因之間的連接 載體自身頭尾相連接（自身環(huán)化）載體自身頭尾

2、相連接（自身環(huán)化） 目的基因自身環(huán)化目的基因自身環(huán)化 同向插入同向插入 反向插入反向插入 為什么為什么ecori酶切后會(huì)有這么多種連接產(chǎn)物呢？酶切后會(huì)有這么多種連接產(chǎn)物呢？ 結(jié)論：一種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端只有一種，結(jié)論：一種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端只有一種， 相同的黏性末端之間可以任意連接。相同的黏性末端之間可以任意連接。 載體自身環(huán)化和目的基因自身環(huán)化載體自身環(huán)化和目的基因自身環(huán)化 是干擾重組的常見因素。如何避免？是干擾重組的常見因素。如何避免？ 兩種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不同兩種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不同 載體及目的基因無法自身環(huán)化載體及目的基因無法自身環(huán)化 無法連接無法連接

3、正確連接正確連接 載體與載體間，目的基因與目的基因間仍可連接載體與載體間，目的基因與目的基因間仍可連接 載體特點(diǎn)中除有多個(gè)酶切位點(diǎn)外，還攜帶標(biāo)記基因。載體特點(diǎn)中除有多個(gè)酶切位點(diǎn)外，還攜帶標(biāo)記基因。 如何篩選出含目的基因的重組dna呢？ 載體與載體重組載體與載體重組dna載體與目的基因重組載體與目的基因重組dna 提示：在基因工程的實(shí)際操作中，科學(xué)家選擇的載體往提示：在基因工程的實(shí)際操作中，科學(xué)家選擇的載體往 往含有兩個(gè)或更多的標(biāo)記基因。往含有兩個(gè)或更多的標(biāo)記基因。 如果在目的基因的插入位置有一個(gè)標(biāo)記基因，當(dāng)目如果在目的基因的插入位置有一個(gè)標(biāo)記基因，當(dāng)目 的基因插入后，標(biāo)記基因?qū)⒈黄茐亩鵁o法表達(dá)

4、，從的基因插入后，標(biāo)記基因?qū)⒈黄茐亩鵁o法表達(dá)，從 而達(dá)到篩選目的。而達(dá)到篩選目的。 目的基因目的基因 pbr322質(zhì)粒結(jié)構(gòu)質(zhì)粒結(jié)構(gòu) 如果外源如果外源dnadna 插入，氨卞插入，氨卞 青霉素抗性青霉素抗性 基因失活基因失活 標(biāo)記基因標(biāo)記基因 進(jìn)行篩選進(jìn)行篩選 在基因工程中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然在基因工程中，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)行人工改造的。質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造的。 在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制。在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制。 有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。 具有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。具有標(biāo)記

5、基因，以便進(jìn)行篩選。 對(duì)受體細(xì)胞無害、易分離。對(duì)受體細(xì)胞無害、易分離。 載體載體dna分子大小應(yīng)適合，便于提取和操作。分子大小應(yīng)適合，便于提取和操作。 運(yùn)載體的作用：運(yùn)載體的作用： 運(yùn)載體必須具備的五個(gè)條件：運(yùn)載體必須具備的五個(gè)條件： 作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中 利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 基因工程的操作工具基因工程的操作工具 （1 1）有一或多個(gè)限制酶切點(diǎn)）有一或多個(gè)限制酶切點(diǎn), ,以便目的基因可以插到載體上以便目的基因可以插到載體上 （2 2）有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記）有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記 基因

6、，便于篩選基因，便于篩選 （3 3）必須能在受體細(xì)胞）必須能在受體細(xì)胞 中穩(wěn)定保存并具備復(fù)制、中穩(wěn)定保存并具備復(fù)制、 表達(dá)的能力。（或整合到表達(dá)的能力。（或整合到 染色體染色體dnadna上，隨染色體上，隨染色體 dnadna進(jìn)行同步復(fù)制。）進(jìn)行同步復(fù)制。） （4 4）對(duì)受體細(xì)胞無害）對(duì)受體細(xì)胞無害 （5 5）大小合適，利于）大小合適，利于 提取和操作提取和操作 載體的特點(diǎn)：載體的特點(diǎn)： 目的基因所在片段目的基因所在片段 運(yùn)載體運(yùn)載體 pstpst dnadna連接酶連接酶 重組重組dnadna 運(yùn)載體自連運(yùn)載體自連 目的基因目的基因 自連自連 cttaacttaa g gaattcaattc

7、 g g cttaacttaa aattcaattc g g g g pst pst 目的基因與運(yùn)載體連接目的基因與運(yùn)載體連接 pbr322質(zhì)粒結(jié)構(gòu)質(zhì)粒結(jié)構(gòu) 如果外源如果外源dnadna 插入，氨卞插入，氨卞 青霉素抗性青霉素抗性 基因失活基因失活 標(biāo)記基因標(biāo)記基因 進(jìn)行篩選進(jìn)行篩選 限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶 識(shí)別序列識(shí)別序列 外源基因連接外源基因連接 pstpst pstpst 自主復(fù)制自主復(fù)制 ldna連接酶連接酶 ldna聚合酶聚合酶 l限制酶限制酶 ldna水解酶水解酶 l解旋酶解旋酶 lrna聚合酶聚合酶 若干種酶的比較 33分別代表什么酶？分別代表什么酶？ a a t t ga a

8、 t t g c c a a a a t t t t a aa at tt t dna聚聚 合酶合酶 dna聚聚 合酶合酶 dna聚聚 合酶合酶 dna聚聚 合酶合酶 dna聚聚 合酶合酶 基因工程的操作工具基因工程的操作工具 dna連接酶連接酶dna聚合酶聚合酶 相相 同同 點(diǎn)點(diǎn) 形成的鍵形成的鍵 化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì) 不不 同同 點(diǎn)點(diǎn) 模板模板 作用對(duì)象作用對(duì)象 （鏈接部位）（鏈接部位） 用途用途 都能催化形成磷酸二酯鍵都能催化形成磷酸二酯鍵 都是蛋白質(zhì)都是蛋白質(zhì) 不需要不需要需要需要 基因工程基因工程dna復(fù)制復(fù)制 將將單個(gè)脫氧核苷酸單個(gè)脫氧核苷酸 連接到已有的連接到已有的 dna片段上，形

9、片段上，形 成磷酸二酯鍵，形成磷酸二酯鍵，形 成成dna的一條鏈的一條鏈 在在兩個(gè)兩個(gè)dna片段之片段之 間間形成磷酸二酯鍵，形成磷酸二酯鍵， 最終形成完整的重組最終形成完整的重組 dna分子分子 dna連接酶與連接酶與dna聚合酶的比較聚合酶的比較 溫故知新：核酸的類型溫故知新：核酸的類型 概念：細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的概念：細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳遺傳、 變異變異和和蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。中具有極其重要的作用。 脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 (dna) 核糖核酸核糖核酸 (rna) 基本單位：基本單位： 脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸

10、核糖核苷酸核糖核苷酸 堿基種類：堿基種類：a、g、c、t 基本單位：基本單位： 堿基種類：堿基種類： a、g、c、u 類類 型型 指指基因基因中中 排列順序排列順序。 是具有是具有 的的dna 片段，片段， 是決定是決定 的基本單位。的基本單位。 基基 因因 ： 遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng) 生物性狀生物性狀 片段片段1片段片段2片段片段3片段片段4片段片段5 基因基因a a基因基因b b基因基因c c間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū) g a t c t agacgggaaatttcct c t a g a tctgccctttaaagga dna 遺傳信息：遺傳信息：脫氧核苷酸脫氧核苷酸 終止子終止子 基因的結(jié)構(gòu)基因的

11、結(jié)構(gòu) 染色體染色體 dna 基因基因 主要由主要由dna和蛋白質(zhì)組成和蛋白質(zhì)組成 染色體為基因的染色體為基因的主要主要載體；載體； 基因在染色體上呈基因在染色體上呈線性線性排列。排列。 線粒體線粒體 葉綠體葉綠體 次要次要載體載體 包含關(guān)系圖：包含關(guān)系圖： 染色體染色體dna 基因基因 脫氧核苷酸脫氧核苷酸 脫氧核苷酸、基因、脫氧核苷酸、基因、dnadna、染色體的關(guān)系、染色體的關(guān)系 不同種生物的基因能夠?qū)崿F(xiàn)重組，并成功表不同種生物的基因能夠?qū)崿F(xiàn)重組，并成功表 達(dá)的原因有哪些？達(dá)的原因有哪些？ 1、大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是、大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是dna，且都是有脫氧核苷酸構(gòu)成，且都是有脫氧核苷酸構(gòu)成 的的（化學(xué)成分相同）（化學(xué)成分相同）。 2、不同生物的不同生物的dna分子基本結(jié)構(gòu)是相同的分子基本結(jié)構(gòu)是相同的（雙