DNA重組技術(shù)的基本工具(36)（PPT40頁(yè))

1、復(fù)習(xí)1、生物體的遺傳物質(zhì)是什么？ 2、為什么生物界的各種生物間的 性狀有如此大的差別呢？3、生物的性狀是怎樣表達(dá)的？12基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬辣椒香蕉藍(lán)色玫瑰黑籽番茄3專題一基因工程4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)。該技術(shù)是在生物體外，通過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)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。5一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)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

2、拼接 導(dǎo)入 表達(dá)6科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論孟德爾提出基因的分離定律和自由組合定律7科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論摩爾根證明基因在染色體上， 并提出基因的連鎖互換定律。8科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論艾弗里證明DNA是主要遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。9科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制10科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966

3、年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。11科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 2)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明4)DNA體外重組的實(shí)現(xiàn) 5)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6)第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世 7)PCR技術(shù)的發(fā)明沒(méi)有基礎(chǔ)理論的研究成果，沒(méi)有技術(shù)方面的創(chuàng)新發(fā)明，基因工程不可能誕生，也不可能迅速崛起。12基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通棉花(無(wú)抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)重組DNA導(dǎo)入形成思考：在以上過(guò)程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？13基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)關(guān)

4、鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針” DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”載體141-1 DNA重組技術(shù)的基本工具“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 15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。主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的一種酶。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)切酶粘性末端平末端酶的特異性16一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”1來(lái)源：

5、主要從原核生物中分離純化。2作用：識(shí)別特定核苷酸序列，使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。3作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。思考：限制酶在于原核生物中的作用？17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？現(xiàn)今存在的生物為什么沒(méi)有在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？怎樣才能使外來(lái)的DNA失效從而保護(hù)自身？18 原核生物很容易受到自然界中外源DNA的入侵，但是長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，這些原核生物卻沒(méi)有因?yàn)橥庠碊NA的入侵而滅絕。 根據(jù)我們剛剛掌握的知識(shí)，你能推測(cè)這其中的原因嗎？ 原核生物細(xì)胞中的限制酶會(huì)將外源DNA

6、切割掉，使之失效，以保證自身的安全，但是不會(huì)切割自身的DNA，這是原核生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的一套防御機(jī)制。尋根問(wèn)底：19ATGCATGC2、作用：限制酶切割磷酸二酯鍵203、結(jié)果：形成黏性末端EcoR黏性末端黏性末端21什么叫黏性末端？ 當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)切開時(shí)，被限制酶切開的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。22Sma平末端 平末端3、結(jié)果：形成平末端23什么叫平末端？ 當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。24動(dòng)手操作吧！1、CTGCAG2、GCGC25基因的針

7、線DNA連接酶切斷的DNA片段要與受體細(xì)胞的DNA連接，你覺(jué)得可以用什么酶？26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。27連接酶類型類型EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差別二、“分子縫合針” DNA連接酶28兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來(lái)DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！29DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4 DNA連接酶還可

8、把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，但效率較低DNA連接酶的縫合作用30A A T T GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用31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！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體。32基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺(jué)？如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？33三、“分子運(yùn)輸車” 載體1載體需要的條件：1.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2.有一個(gè)至

9、多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。3.具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。4.對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。2常用運(yùn)載體：細(xì)菌的質(zhì)粒噬菌體衍生物或某些動(dòng)植物病毒。34認(rèn)識(shí)常用的載體質(zhì)粒 質(zhì)粒主要存在于細(xì)菌和酵母菌體內(nèi)。 質(zhì)粒是一種裸露的、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。35常用的載體：質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別 質(zhì)粒主要存在于細(xì)菌和酵母菌體內(nèi)。 質(zhì)粒是一種裸露的、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。362和7能連接形成ACGT TGCA；4和8能連接形成GAATTC CTTAAG；3和6能連接形成GCGC CGCG；1和5能連接形成CTGCAG GACGTC。37課堂練習(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（ ）A. 同種限制酶 B. 兩種限制酶C. 同種連接酶 D. 兩種連接酶A38課堂練習(xí)：2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是 （ ） A、能復(fù)制 B