選修三基因工程的基本工具PPT學習教案

1、會計學1選修選修3 生態(tài)工程生態(tài)工程生物技術的安全性生物技術的安全性和倫理問題和倫理問題胚胎工程胚胎工程細胞工程細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 基因工程的應用基因工程的應用1.4 蛋白質工程的崛起蛋白質工程的崛起第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或基因拼接技術或DNADNA重組技術重組技術操作環(huán)境操作環(huán)境生物體外生物體外操作對象操作對象基因

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”“”“導入導入”“”“表達表達”結果結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是在生物體外，通過對這種技術是在生物體外，通過對DNADNA分子進行人工分子進行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產(chǎn)生出人細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，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、因為什么能把一種生物的基因“嫁接嫁接”到另一種生物上并成功表達？到另一種生物上并成功表達？即：（即：（1）不同生物）不同生物DNA分子的基分子的基本結構是相同的，都遵循堿基互補本結構是相同的，都遵循堿基互補配對原則。配對原則。（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：作用特點： 特異性，即識別特異性，即識別雙鏈雙鏈DNA分子的分子的 特定核苷酸序列，切割特定切點特定核苷酸序列，切割特定切點切切 點：點： 每一條鏈中每一條鏈中特定部位的兩

4、個核苷酸之間的特定部位的兩個核苷酸之間的 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵種種 類：類： 約約4000種種舉舉 例：例： EcoRI限制酶能識別限制酶能識別GAATTC序列，序列， 并在并在G和和A之間切開之間切開結結 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反向互補的被限制酶切斷后有兩個反向互補的“黏黏性末端性末端”。被同一種限制切斷的幾個。被同一種限制切斷的幾個DNADNA具有相具有相同的黏性末端，能夠通過互補進行配對。同的黏性末端，能夠通過互補進行配對。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 練習使用練習使用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的羥基之間形成）子上所連磷酸基團的羥基之間形成）（1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的聚合酶只能將單個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連接酶是在兩個連接酶是在兩個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，將單個核苷酸通過磷酸鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸 二酯鍵形成一條與模板鏈互補的二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈；鏈； 而而DNA連接酶是將連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。 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構成的酶，但組成和性質各不相同。此外，二者雖然都是由蛋白質構成的酶，但組成和性質各不相同。第25頁/共30頁比較項目比較項目DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相同點相同點作用實質相同，都是催化兩個核苷酸之作用實質

8、相同，都是催化兩個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點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在兩個DNA片片段間形成磷酸段間形成磷酸二酯鍵二酯鍵將單個核苷酸加到已存將單個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果作用結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復制復制第26頁/共30頁2.載體必須具備的條件：載體必須具備的條件： 能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存；能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存； 具有多個限制酶切

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