選修三基因工程的基本工具課件

愿同學(xué)們?cè)谛碌囊荒昀?，健康快?lè)像馬猴，無(wú)憂無(wú)慮比猿猴，聰明伶俐勝孫猴！好事多如猴毛，成績(jī)猴順猴順滴?。≡竿瑢W(xué)們?cè)谛碌囊荒昀?，健康快?lè)像馬猴，無(wú)憂無(wú)慮比猿猴，聰明伶選修3生態(tài)工程生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題胚胎工程細(xì)胞工程基因工程現(xiàn)代生物科技專題選修3生態(tài)工程生物技術(shù)的安全性胚胎工程細(xì)胞工程基因工程現(xiàn)代專題一基因工程專題一基因工程專題1.基因工程

基因工程的概念1.1基因工程的基本工具1.2基因工程的基本操作程序

基因工程的發(fā)展史1.3基因工程的應(yīng)用1.4蛋白質(zhì)工程的崛起專題1.基因工程基因工程的概念1.1基因工程的基本工具1基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)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，從而創(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(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)?；蚬こ痰母拍罨蚬こ淌侵赴凑杖藗兊脑竿?，進(jìn)行嚴(yán)基因工程的概念這種技術(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。基因工程的概念這種技術(shù)是在生物體外，通過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工

為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上并成功表達(dá)？？即：（1）不同生物DNA分子的基本結(jié)構(gòu)是相同的，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。（2）生物界共用一套遺傳密碼。為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上并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與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？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：抗蟲基因與運(yùn)載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞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解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：關(guān)鍵步驟二的工具：關(guān)鍵步驟三的工具：基因的剪刀——限制酶基因的針線——DNA連接酶基因的運(yùn)載工具——運(yùn)載體解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：基因一、限制性核酸內(nèi)切酶

——“分子手術(shù)刀”分布：主要從原核生物中分離純化得到作用特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別雙鏈DNA分子的

特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)切點(diǎn)：每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的

磷酸二酯鍵種類：約4000種舉例：EcoRI限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端一、限制性核酸內(nèi)切酶

——“分子手術(shù)刀”分布：限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)限制性內(nèi)切酶限制酶限制性內(nèi)切酶限制酶1.什么叫黏性末端？

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。1.什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)

DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏性末端”。被同一種限制切斷的幾個(gè)DNA具有相同的黏性末端，能夠通過(guò)互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏性末端”。被同一2.什么叫平末端？

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。2.什么叫平末端？當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切限制酶的識(shí)別序列：中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ、重復(fù)排列的限制酶的識(shí)別序列：中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ、要想獲得目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。要把目的基因插入運(yùn)載體的前提是什么必須用同一種限制酶來(lái)切割目的基因和運(yùn)載體。思考?要想獲得目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端模型構(gòu)建1CTTCATG3.限制酶在原核生物中的作用

原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來(lái)病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過(guò)甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。3.限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DN二、DNA連接酶——“分子縫合針”1.連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。2.這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。3.E·coli連接酶只能連接黏性末端；

T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端。二、DNA連接酶——“分子縫合針”1.連接酶有兩種：DNA連接酶——“分子縫合針”DNA連接酶與DNA聚合酶一樣嗎？為什么？DNA連接酶——“分子縫合針”DNA連接酶與DNA聚合酶一樣

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，E·co

T4DNA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T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，但效模型構(gòu)建2使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG模型構(gòu)建2使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCA答：不是一回事。（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團(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3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而DNA連接酶是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)。因此DNA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。答：不是一回事。（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原選修三基因工程的基本工具課件三、基因的載體——“分子運(yùn)輸車”2.載體必須具備的條件：①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；②具有多個(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；（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）④對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。1.載體的作用：①將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。②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：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等三、基因的載體——“分子運(yùn)輸車”2.載體必須具備的條