專題一 11基因工程課件

生物選修3

現(xiàn)代生物科技專題目錄專題1基因工程專題2細(xì)胞工程專題3胚胎工程專題4生物技術(shù)的平安性和倫理問(wèn)題專題5生態(tài)工程專題1基因工程根底理論和技術(shù)的開(kāi)展催生了基因工程20世紀(jì)中葉，根底理論取得了重大突破1.DNA是遺傳物質(zhì)的證明2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法那么確實(shí)立3.遺傳密碼的破譯技術(shù)創(chuàng)造使基因工程的實(shí)施成為可能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)的創(chuàng)造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)的創(chuàng)造基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(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性狀?；蚬こ膛嘤瓜x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？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。通過(guò)觀察抗蟲棉的培育過(guò)程，你認(rèn)為關(guān)鍵的步驟是什么？關(guān)鍵步驟一的工具：基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。關(guān)鍵步驟二的工具：基因的針線——DNA連接酶。關(guān)鍵步驟三的工具：基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。1.1DNA重組技術(shù)的根本工具根本工具：限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀〞DNA連接酶——“分子縫合針〞基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車〞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(kāi)。主要是從原核生物中別離純化出來(lái)的一種酶。能將外來(lái)的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。4000種。1、來(lái)源：2、種類：3、作用：4、結(jié)果：形成兩種末端粘性末端平末端限制性核酸內(nèi)切酶什么叫磷酸二酯鍵？T磷酸二酯鍵1234512345A大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。限制酶什么叫黏性末端？限制酶什么叫黏性末端？被限制酶切開(kāi)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。什么叫黏性末端？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(kāi)時(shí)，切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。切割DNA分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端限制酶所識(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。7中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ排列的。用同一種限制性酶處理不同DNA片段，會(huì)形成同樣的黏性末端，可進(jìn)行重組。原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是原核生物的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，使之失效，到達(dá)保證自身的平安的目的。限制酶在原核生物中的作用是什么？因?yàn)槲⑸镌陂L(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)制，對(duì)于外源入侵的DNA可以降解；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(kāi)。為什么細(xì)菌中限制酶不剪切本身的DNA？E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶DNA連接酶作用部位：磷酸二酯鍵

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合〞起來(lái)，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來(lái)，這樣一個(gè)重組的DNA分子就形成了。DNA連接酶區(qū)別：E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的粘性末端之間連接起來(lái)，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)行連接T4DNA連接酶既可“縫合〞雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合〞雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端之間的效率比較低DNA連接酶

DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？相同點(diǎn)：兩者都是形成磷酸二酯鍵。不同點(diǎn)：DNA連接酶:是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，不需要模板。DNA聚合酶:是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接到正在合成的DNA單鏈中，形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；DNA聚合酶:是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接到正在合成的DNA單鏈中，形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運(yùn)載體常用運(yùn)載體：質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒質(zhì)粒存在：主要存在于細(xì)菌的染色體以外。特性：是很小的環(huán)狀DNA分子，在細(xì)胞染色體外能夠自我復(fù)制。大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖作為運(yùn)載體的條件：〔1〕必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到運(yùn)載體上去?！?〕必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制?！?〕必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組DNA分子的識(shí)別和篩選?！?〕必需是平安的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，也就是能夠平安地“借居〞在受體細(xì)胞中。〔5〕分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作。實(shí)際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。課本知識(shí)回憶基因工程又叫做

或

。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

提取出來(lái)，加以

，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，

改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)基因修飾改造定向地“分子手術(shù)刀〞──“分子縫合針〞──“分子運(yùn)輸車〞──限制酶DNA連接酶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體限制性核酸內(nèi)切酶主要是從的一種酶。識(shí)別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的