專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具課件

1、1.1DNA重組技術(shù)的基本工具專題1 基因工程轉(zhuǎn)基因鮭魚基因工程產(chǎn)品 日本首次成功培育藍玫瑰。玫瑰的基因不能編碼合成藍色色素，將三色紫羅蘭的基因?qū)朊倒?，培育出含藍色素的玫瑰，售價在2000日元至3000日元。 藍色妖姬 抗蟲基因來自蘇云金桿菌?？瓜x基因?qū)胱魑锖竽芫幋a一種毒蛋白，使害蟲致死?？瓜x棉 基因工程 基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。甲生物取出優(yōu)秀基因乙生物表達新類型新的生物產(chǎn)品概念（P3）:原理

2、：基因重組目的：定向改造生物的遺傳性狀。意義：克服遠緣雜交不親和的障礙（打破物種間的生殖隔離）。（目的基因）問題探討 用基因工程培育抗蟲棉需要哪些基本工具?1.1DNA重組技術(shù)的基本工具 一、“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶基因進入受體細胞的載體二、“分子縫合針”三、“分子運輸車”12345脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu) G1234512345 A3,5-磷酸二酯鍵3端5端3端5端磷酸二酯鍵氫鍵 GAAGTACTTAAGGCATGGGCCCGGATT CT TCATGAATTCCGTACCCGGGCCTAA EcoR限制酶酶切位點GGCATGGGAATTCCGTACCC黏性末端CTTCA

3、TG GAAGTACTTAA平末端Sma限制酶酶切位點 GGGCCTAA CCCGGATT中軸線中軸線 DNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸分子的什么部位？二、“分子縫合針”DNA連接酶CTTAAGAATTCG磷酸二酯鍵15類型來源功能相同點差別EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌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)閱讀課本第5頁“分子縫合針”DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)二、“分子縫合針”DNA連接酶DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用尋根問底：（P

4、6）DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點模板作用對象 作用結(jié)果用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵A A T T GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回1.如圖，就下列與核酸相關(guān)酶的作用機理填空：限制酶 解旋酶 DNA連接酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶baA.切斷a處的酶為_B.連接a處的酶為_C.切斷b處的酶為_D.連接b處

5、的酶為_無名稱應(yīng)用DNA連接酶限制酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶基因工程DNA復(fù)制DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄（5）載體DNA分子就大小適中，以便于提取和操作?；蜻M入受體細胞的載體質(zhì)粒，噬菌體的衍生物，動植物病毒等。三、“分子運輸車”2、載體必須具備的條件：（P6想一想）（3）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(yīng)的基因等）（2）具有一至多個限制酶切點，以便與目的基因連接；（1）能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；（4）對受體細胞無害。1、載體的作用：（1）將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中去。（2）利用載體在受體細胞內(nèi)對外源基因進行大量復(fù)制。3、常用的載體有：（1）假如目的

6、基因?qū)胧荏w細胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？（2）作為分子運輸車載體，如果沒有切割位點將會怎樣？（3）目的基因有沒有進入受體細胞，如何去發(fā)現(xiàn)？ （4）霍亂菌的質(zhì)粒多個限制酶切點，你會用它來做分子運輸車嗎？有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)粒裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體質(zhì)粒思考與探究（P7）：2、天然的質(zhì)粒DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？實際上天然質(zhì)粒DNA分子并不完全具備載體必需具備的條件，都要進行人工改造后才能用于基因工程操作

7、。小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E.coliDNA連接酶T4 DNA連接酶載體具備的條件能在宿主細胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一至多個限制酶切位點具標記基因?qū)κ荏w細胞無害質(zhì)粒、噬菌體衍生物、動植物病毒3、關(guān)于限制酶的說法中，正確的是（ ）A、限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B、EcoRI切割的是GA之間的氫鍵C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中2、要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是： (1)限制酶(2)DNA連接酶(3)解旋酶(4)DNA聚合酶A、(1)(2

8、)(3) B、(1)(2)(4) C、(1)(2) D、(1)(3)1、20世紀70年代，創(chuàng)立了一種新興的生物技術(shù)基因工程，實施該工程的最終目的是（ ）A、定向提取生物體的DNA分子 B、定向地對DNA分子進行人工剪切C、在生物體外對DNA分子進行改造 D、定向地改造生物的遺傳性狀 DCC第一次作業(yè)1.DNA重組技術(shù)的原理、目的、意義、基本工具分別是什么？基因工程操作的基本操作程序是什么？2.目的基因的獲取途徑有哪哪些？3.利用PCR技術(shù)擴增目的基因，其原理、條件和過程分別是什么？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細胞(含抗蟲基因)與運載體DNA

9、拼接，導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)表達DNA(基因)蛋白質(zhì)mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程 已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細菌的質(zhì)粒中有無標記基因或標記基因是什么？請設(shè)計實驗、預(yù)期實驗結(jié)果，并得出相應(yīng)的實驗結(jié)論。小試牛刀A組B組C組D組結(jié) 論預(yù)期一預(yù)期二預(yù)期三預(yù)期四既含有抗四環(huán)素基因 也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因 也不含有抗氨芐青霉素基因不添加抗生素添加一定濃度的四環(huán)素添加一定濃度的氨芐青霉素添加一定濃度的兩種抗生素ABCD什么是內(nèi)含子和外顯子？原核細胞基因的編碼區(qū)是連續(xù)的，真核細胞基因的編碼區(qū)是間隔的、不連

10、續(xù)的.真核生物基因的結(jié)構(gòu)特點是：“編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的?！币簿褪钦f：能夠編碼蛋白質(zhì)的序列被不能編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開來，成為一種斷裂的形式。其中，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫外顯子，不能編碼蛋白質(zhì)的序列叫內(nèi)含子。 真核基因包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)，編碼區(qū)又分為外顯子和內(nèi)含子,內(nèi)含子不翻譯蛋白質(zhì)。知識拓展中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識別CCCGGG序列，并在

11、C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端?！胺肿邮中g(shù)刀”切點：主要在原核生物中分布：特點：磷酸二酯鍵特異性，一種限制酶只能識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。EcoR限制酶只識別GAATTC，并在GA間切割Sma限制酶只識別CCCGGG，并在GC間切割。例如：限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運輸車”運載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1）能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標記基因便于進行鑒定和選擇。4）必須是安全的 ，對受體細胞無害。5）載體DNA 分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1）作為運載工具，將目的基因?qū)胧荏w細胞中2）在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制細菌的質(zhì)粒病毒：噬菌體衍生物、動植物病毒等。 質(zhì)粒病毒 (噬菌體和動植物病毒)基因的載體“分子運輸車” 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是一種防御工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，使之失效，保證自身的安全。 因為含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或不具備這種限制酶的識別序列，或通過甲基化酶將甲