基因工程的基本工具-1773課件

1、基因工程的基本工具基因工程的應(yīng)用：2005年全世界約有糖尿病患者1.8億,我國(guó)約6000萬(wàn)。治療糖尿病特效藥胰島素。每100kg 豬或牛的胰腺中僅可提取45g。1979年，美國(guó)將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。DNA(基因)mRNA 蛋白質(zhì)(性狀)轉(zhuǎn)錄翻譯思考：基因的表達(dá)與基因的什么過(guò)程有關(guān)？密碼子在生物界是的！通用基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬辣椒香蕉藍(lán)色玫瑰黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳特性

2、?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá)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)理論達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論科技探索之路：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?？萍继剿髦罚夯A(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?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論 沃森、克里

3、克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。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)理論梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制科技探索之路：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年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。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)物問世7)PCR技術(shù)的發(fā)明1.1 D

4、NA重組技術(shù)的基本工具問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。普通棉花抗蟲棉想一想：完成抗蟲棉的培育，需要哪些關(guān)鍵工作？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)提取抗蟲基因通過(guò)運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性蘇云金芽孢桿菌轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體思考：在以上過(guò)程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？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)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

5、連接酶“分子運(yùn)輸車”載體一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”1名稱來(lái)源：限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶主要從原核生物中分離純化。2作用特點(diǎn)：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：識(shí)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？1. 種類與命名 現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000 種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratia marcesens）Sma大腸桿菌（Escherichia coli R）EcoR練習(xí)：流感嗜血桿菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分離到3種限制酶，則分別命

6、名為:Hind、Hind和Hind命名方法1. 作用特點(diǎn)斷開磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 T12345 A12345HHHHHO T12345 A12345HHHHOH2O +1. 作用特點(diǎn)斷開磷酸二酯鍵限制酶DNA解旋酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與DNA解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈的氫鍵打開形成兩條單鏈限制酶DNA水解酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與DNA水解酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵，形成片段的DNA.切割磷酸二酯鍵，形成單個(gè)的脫氧核苷酸。1. 作用特點(diǎn)斷開磷酸二酯鍵限制酶的識(shí)別序列回文序列回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。1. 作用

7、特點(diǎn)斷開磷酸二酯鍵EcoR黏性末端黏性末端1. 作用特點(diǎn)斷開磷酸二酯鍵Sma平末端 平末端二、“分子縫合針” DNA連接酶1種類 ： Ecoli DNA連接酶 T4 DNA連接酶2作用：恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間 的磷酸二酯鍵。3作用原理：催化磷酸二酯鍵形成1.Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵2.T4DNA連接酶T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，但效率較低T4DNA連接酶3.連接酶類型總結(jié)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

8、低)相同點(diǎn)差別4.比較：DNA連接酶與DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點(diǎn)1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，不需要模板三、“分子運(yùn)輸車” 載體1載體需要的條件： 有1多個(gè)限制酶切點(diǎn) 對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá) 有某些標(biāo)記基因，便于篩選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。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A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、有多個(gè)限制酶切點(diǎn) C、具