選修三基因工程的基本工具PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1選修選修3 生態(tài)工程生態(tài)工程生物技術(shù)的安全性生物技術(shù)的安全性和倫理問題和倫理問題胚胎工程胚胎工程細(xì)胞工程細(xì)胞工程基因工程基因工程現(xiàn)代生物科技現(xiàn)代生物科技專題專題第1頁/共30頁第2頁/共30頁 基因工程的概念基因工程的概念1.1 基因工程的基本工具基因工程的基本工具1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 基因工程的發(fā)展史基因工程的發(fā)展史1.3 基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起第3頁/共30頁第4頁/共30頁基因工程基因工程名稱名稱基因拼接技術(shù)或基因拼接技術(shù)或DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)操作環(huán)境操作環(huán)境生物體外生物體外操作對(duì)象操作對(duì)象基因

2、基因操作水平操作水平DNADNA分子水平分子水平基本過程基本過程“剪切剪切”“”“拼接拼接”“”“導(dǎo)入導(dǎo)入”“”“表達(dá)表達(dá)”結(jié)果結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物人類需要的基因產(chǎn)物基因工程的概念基因工程的概念這種技術(shù)是在生物體外，通過對(duì)這種技術(shù)是在生物體外，通過對(duì)DNADNA分子進(jìn)行人工分子進(jìn)行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。類所需要的基因產(chǎn)物。第5頁/共30頁 為什么能把一種生物的基

3、因?yàn)槭裁茨馨岩环N生物的基因“嫁接嫁接”到另一種生物上并成功表達(dá)？到另一種生物上并成功表達(dá)？即：（即：（1）不同生物）不同生物DNA分子的基分子的基本結(jié)構(gòu)是相同的，都遵循堿基互補(bǔ)本結(jié)構(gòu)是相同的，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。配對(duì)原則。（2）生物界共用一套遺傳密碼。）生物界共用一套遺傳密碼。第6頁/共30頁第7頁/共30頁第8頁/共30頁第9頁/共30頁分分 布：布： 主要從原核生物中分離純化得到主要從原核生物中分離純化得到作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)： 特異性，即識(shí)別特異性，即識(shí)別雙鏈雙鏈DNA分子的分子的 特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)切切 點(diǎn)：點(diǎn)： 每一條鏈中每一條鏈中特定部位的兩

4、個(gè)核苷酸之間的特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵種種 類：類： 約約4000種種舉舉 例：例： EcoRI限制酶能識(shí)別限制酶能識(shí)別GAATTC序列，序列， 并在并在G和和A之間切開之間切開結(jié)結(jié) 果：果：形成兩種末端形成兩種末端黏性末端黏性末端平末端平末端第10頁/共30頁第11頁/共30頁限制限制酶酶第12頁/共30頁第13頁/共30頁DNADNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏黏性末端性末端”。被同一種限制切斷的幾個(gè)。被同一種限制切斷的幾個(gè)DNADNA具有相具有相同的黏性末端，能夠通過互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。同的黏性末端，能夠通過互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。第14頁/共

5、30頁第15頁/共30頁第16頁/共30頁第17頁/共30頁CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 練習(xí)使用練習(xí)使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端第18頁/共30頁第19頁/共30頁第20頁/共30頁第21頁/共30頁第22頁/共30頁第23頁/共30頁使用使用DNA連接酶制作重組連接酶制作重組DNA分子分子甲片甲片段段CTTCATG AATTCCCTAA GAA

6、GTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重組重組DNA分子分子Recombinant DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 第24頁/共30頁答：答：不是一回事。（在相鄰核苷酸的不是一回事。（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與位碳原子上的羥基與5位碳原位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成）子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成）（1）DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的3末端末端 的羥基上，形成磷酸二酯鍵；的羥基上，形成磷酸二酯鍵； 而而DNA連接酶是在兩個(gè)連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸

7、二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸 二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；鏈； 而而DNA連接酶是將連接酶是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來。雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來。 因此因此DNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。第25頁/共30頁比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相同點(diǎn)相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)相同，都是催化兩個(gè)核苷酸之作用實(shí)質(zhì)

8、相同，都是催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵間形成磷酸二酯鍵不不同同點(diǎn)點(diǎn)是否需要模板是否需要模板不需要不需要需要需要接接DNA鏈鏈雙鏈雙鏈單鏈單鏈作用過程作用過程在兩個(gè)在兩個(gè)DNA片片段間形成磷酸段間形成磷酸二酯鍵二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存將單個(gè)核苷酸加到已存在的在的DNA單鏈片段上，單鏈片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果作用結(jié)果將已存在的將已存在的DNA片段連接片段連接合成新的合成新的DNA分子分子用途用途基因工程基因工程DNA復(fù)制復(fù)制第26頁/共30頁2.載體必須具備的條件：載體必須具備的條件： 能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存； 具有多個(gè)限制酶切

9、點(diǎn)，以便與外源基因連接；具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接； 具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選；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（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等 ） 對(duì)受體細(xì)胞無害。對(duì)受體細(xì)胞無害。1.載體的作用：載體的作用： 將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。 利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行大量復(fù)制利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。3.常用的載體有：常用的載體有： 質(zhì)粒，質(zhì)粒，噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等第27頁/共30頁 質(zhì)粒是基因工質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體程最常用的運(yùn)載體，它廣泛地存在于，它廣泛地存在于細(xì)菌中，是細(xì)菌染細(xì)菌中，是細(xì)菌染色體外能夠自主復(fù)色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀制的很小的環(huán)狀DNA分子，大小只分子，大小只有普通細(xì)菌擬核有普通細(xì)菌擬核DN