選修專(zhuān)題DNA重組技術(shù)的基本工具PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 選修專(zhuān)題選修專(zhuān)題DNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具 轉(zhuǎn)入人胰島素基因的大腸桿菌 2、為什么人胰島素基因能夠嫁接在大腸桿菌的DNA上？ 兩者的遺傳物質(zhì)都是DNA，DNA的結(jié)構(gòu)都為雙螺旋結(jié)構(gòu)，組成的基本單位一樣,都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 第1頁(yè)/共54頁(yè) 轉(zhuǎn)入人胰島素基因的大腸桿菌 3、為什么人胰島素基因能夠在大腸桿菌合成人的胰島素？ 基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位，具有一定的獨(dú)立性，兩者都遵循中心法則，密碼子一樣。 第2頁(yè)/共54頁(yè) 基因工程的概念 原理原理 操作對(duì)象操作對(duì)象 操作水平操作水平 操作環(huán)境操作環(huán)境 結(jié)果結(jié)果 基因重組 基因 DNA分子水平 生物體外 定

2、向改變生物性狀 預(yù)習(xí)P1，埴寫(xiě)下表 第3頁(yè)/共54頁(yè) 切取動(dòng)物控制合成生長(zhǎng)激素的基因，注入鲇魚(yú)的受精卵中，與其DNA整合后產(chǎn)生生長(zhǎng)激素，從而使鲇魚(yú)比同種魚(yú)增大34倍。此項(xiàng)遵循的原理是 A、基因突變，DNARNA蛋白質(zhì) B、基因重組，DNARNA蛋白質(zhì) C、細(xì)胞工程，DNARNA蛋白質(zhì) D、染色體變異，DNARNA蛋白質(zhì) B 鞏固練習(xí) 第4頁(yè)/共54頁(yè) 問(wèn)題探討 蘇云金桿菌 蘇云金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(chóng)害的抗蟲(chóng)棉。 第5頁(yè)/共54頁(yè) 普通棉花(無(wú) 抗蟲(chóng)特性) 蘇云金芽 孢桿菌 提取 抗蟲(chóng) 基因 棉花細(xì)胞(含 抗蟲(chóng)基因) 抗蟲(chóng)

3、棉(有毒蛋白) 上述培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟是什么？ 重組 DNA 導(dǎo)入 形成 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程： 第6頁(yè)/共54頁(yè) 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟： 關(guān)鍵步驟一： 抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢 桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)（ 剪切基因） 關(guān)鍵步驟二： 形成重組DNA（ 拼接基因） 關(guān)鍵步驟三： 重組DNA導(dǎo)入受體(棉花)細(xì)胞 第7頁(yè)/共54頁(yè) 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？ 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具 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： 分子手術(shù)刀限制性?xún)?nèi)切酶 分子縫合針DNA連接酶 分子運(yùn)輸車(chē)運(yùn)載體 第8頁(yè)/共54頁(yè) 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具 自主學(xué)習(xí)

4、活動(dòng)一： DNA重組技術(shù)的基本工具有哪些？ 預(yù)習(xí)后回答 第9頁(yè)/共54頁(yè) 一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀” 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)二： 預(yù)習(xí)這部分內(nèi)容，小結(jié)你所學(xué)的知識(shí) 第10頁(yè)/共54頁(yè) 1. 主要來(lái)源： 2. 種類(lèi)： 3. 作用特點(diǎn)： 4. 作用結(jié)果： 一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀” 第11頁(yè)/共54頁(yè) 識(shí)別雙鏈DNA特定核苷酸序列，切斷磷酸二酯鍵。具特異性。 原核生物 產(chǎn)生黏性末端或平末端 4000種 1. 主要來(lái)源： 2. 種類(lèi)： 3. 作用特點(diǎn)： 4. 作用結(jié)果： 一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀” 第12頁(yè)/共54頁(yè) EcoR Sam GAATTC CTTAAG CCCGGG GGGC

5、CC 一些限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別序列及切割部位 第13頁(yè)/共54頁(yè) C A G T T G A C 磷酸二酯鍵部位 雙鏈DNA結(jié)構(gòu) 磷酸二酯鍵 圖中各符號(hào)的名稱(chēng) 第14頁(yè)/共54頁(yè) 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)三： G A A T T C C T T A A G 用EcoR切割下面序列 G A A T T C C T T A A G 第15頁(yè)/共54頁(yè) G A A T T C C T T A A G 中軸線 EcoR在G與A之間切割 G C T T A A G A A T T C 黏性末端 G C T T A A A A T T C G G A A T T C C T T A A G 黏性末端 被限制酶切開(kāi)的DNA

6、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。 第16頁(yè)/共54頁(yè) C C C G G G G G G C C C Sma切割下面序列 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)四： 第17頁(yè)/共54頁(yè) C C C G G G G G G C C C Sma在G與C之間切割 中軸線 C C C G G G G G G C C C 平末端 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)四： 第18頁(yè)/共54頁(yè) 1、為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？ 通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種 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

7、切開(kāi)。這樣 ，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使 自身的DNA被切斷，并且可以防止外源 DNA的入侵。 思考討論： 第19頁(yè)/共54頁(yè) 限制性核酸內(nèi)切酶存在于原核細(xì)胞中的作用是什么？ 思考討論2： 主要切割外源DNA使之失效，保護(hù)自身的作用 第20頁(yè)/共54頁(yè) 思考討論3： 兩個(gè)不同的DNA分子用相同的限制酶切割形成的黏性末端相同嗎？黏性末端上堿基能否互補(bǔ)配對(duì)？ 第21頁(yè)/共54頁(yè) 思考討論4： 限制性核酸內(nèi)切酶與DNA酶、解旋酶有什么區(qū)別？ 第22頁(yè)/共54頁(yè) 限制酶限制酶DNADNA解旋酶解旋酶 區(qū)別區(qū)別 限制性?xún)?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

8、鏈 的氫鍵打開(kāi)形 成兩條單鏈 第23頁(yè)/共54頁(yè) 限制酶限制酶DNA酶酶 區(qū)別區(qū)別 限制性?xún)?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。 第24頁(yè)/共54頁(yè) 1、下列關(guān)于限制酶的敘述，正確的是 A、限制酶主要從真核生物中分離出來(lái)的 B、限制酶的識(shí)別序列只能是6個(gè)核苷酸 組成 C、限制酶能識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特 定的核苷酸序列，并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) D、限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端都有 黏性末端 【鞏固練習(xí)】 C 第25頁(yè)/共54頁(yè) 2、下圖表示限制酶切割某DNA的過(guò)程

9、，從圖中可知，該限制酶能識(shí)別的堿基 序列及切點(diǎn)是 ACTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間 BCTTAAG，切點(diǎn)在G和A之間 CGAATTC，切點(diǎn)在G和A之間 DCTTAAC，切點(diǎn)在C和T之間 第26頁(yè)/共54頁(yè) 3、關(guān)于限制酶的說(shuō)法中，正確的是 A、限制酶是一種酶，只識(shí)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DNA D限制酶只存在于原核生物中 C 第27頁(yè)/共54頁(yè) 4、限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。 請(qǐng)畫(huà)出質(zhì)粒被限制

10、酶切割后形成的黏性未端 第28頁(yè)/共54頁(yè) 4、限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。 請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后形成的黏性未端。 第29頁(yè)/共54頁(yè) 4、 限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性?xún)?nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。 上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性未端的堿基能否互補(bǔ)配對(duì) 第30頁(yè)/共54頁(yè) 5、能否用限制性核酸內(nèi)切酶檢測(cè)DNA發(fā)生了突變？ 第31頁(yè)/共54頁(yè) 同一種 第32頁(yè)/共54頁(yè) G A A

11、T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 用同種限制 酶切割 G C T T A A A A T T C G DNA連接酶 第33頁(yè)/共54頁(yè) 二、DNA連接酶“分子縫合針” 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)五： 預(yù)習(xí)本部分內(nèi)容后，小結(jié)本部分內(nèi)容 第34頁(yè)/共54頁(yè) 二、“分子縫合針” DNA連接酶 1、種類(lèi) 2、作用 第35頁(yè)/共54頁(yè) 二、“分子縫合針” DNA連接酶 1、種類(lèi) 2、作用 Ecoli DNA連接酶 T4 DNA連接酶 將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制

12、酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 第36頁(yè)/共54頁(yè) G C T T A A G A A T T C 學(xué)習(xí)活動(dòng)六： 請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)拿笇⑾铝蠨NA片段連接起來(lái) 第37頁(yè)/共54頁(yè) G C T T A A G A A T T C G C T T A A G A A T T C Ecoli DNA連接酶 或T4DNA連接酶 把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，即恢復(fù)被 限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 第38頁(yè)/共54頁(yè) G G G C C C G G G C C C 學(xué)習(xí)活動(dòng)七： 請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)拿笇⑾铝蠨NA片段連接起來(lái) 第39頁(yè)/共54頁(yè) G G G C C C G G G C C C G G

13、 G C C C G G G C C C T4 DNA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 第40頁(yè)/共54頁(yè) 二、“分子縫合針” DNA連接酶 Ecoli DNA連接酶作用: T4DNA連接酶作用: 只連接黏性末端之間的磷酸二酯鍵 連接黏性末端和平末端之間的磷酸二酯鍵 第41頁(yè)/共54頁(yè) 以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，分析 ： GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中和 是由一種限制酶切割 形成的 末端，兩者要重組成一個(gè)DNA 分子，所用DNA連接酶通常是 。 （2） 和 是由另一種限制酶切割形 成的 末端， 兩者要形

14、成重組DNA片段，所用的連接酶通常 是 。 練習(xí) 平 黏 性 T4連接酶 E.coliDNA連接酶或T4連接酶 第42頁(yè)/共54頁(yè) 在DNA重組技術(shù)過(guò)程中，DNA連接酶的作用位點(diǎn)及相應(yīng)的化學(xué)鍵為 A、a，磷酸二酯鍵 B、 b，氫鍵 C、a，氫鍵 D、b，磷酸二酯鍵 A A G T T C T T A A G G T A A T T C C A a b a 第43頁(yè)/共54頁(yè) DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA連接酶連接酶 區(qū)別區(qū)別 相同點(diǎn)相同點(diǎn) DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎? 催化單個(gè)脫氧 核苷酸連接成 DNA單鏈 催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間 形成磷酸二酯鍵 催化雙鏈DNA 片段連接起來(lái)

15、 第44頁(yè)/共54頁(yè) 第45頁(yè)/共54頁(yè) 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 能自我復(fù)制 有某些標(biāo)記基因 三 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車(chē) 第46頁(yè)/共54頁(yè) 復(fù)制原點(diǎn) 氨芐青霉 素抗性基 因 目的基因 插入位點(diǎn) 大腸桿菌細(xì)胞及質(zhì)粒 三 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車(chē) 第47頁(yè)/共54頁(yè) 2、常用的載體 （1）質(zhì)粒 三 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車(chē) （2）噬菌體的衍生物 （3）動(dòng)植物病毒 第48頁(yè)/共54頁(yè) 1、基因工程的載體，必須具備的條件及 理由是( ) A、能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并 大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因 B、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以

16、便于目的基 因的表達(dá) C具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因 的表達(dá)提供條件 D、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存， 以便于進(jìn)行篩選 A 第49頁(yè)/共54頁(yè) 2、質(zhì)粒是基因工程最常見(jiàn)的載體，它的 主要特點(diǎn)是( ) 能自主復(fù)制不能自主復(fù)制 大小合適是蛋白質(zhì) 是環(huán)狀RNA 是環(huán)狀DNA能“友好”地“借居 ” A、 B、 C、 D、 C 第50頁(yè)/共54頁(yè) 3、天然的DNA分子可以直接用做基因工 程載體嗎？為什么？ 提示： 基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒 （plasmid），即獨(dú)立于細(xì)菌擬核染色體DNA之外 的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分 子。 是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？ 不是，作為基因工程使用的載體必需滿(mǎn)足以下條件： 第51頁(yè)/共54頁(yè) 1） 載體DNA必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基 因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切 點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外， 這樣才不至于因目的基因的插入而失活。 2） 載體DNA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。 3） 載體DNA必需帶有