DNA重組的技術(shù)基本工具

抗蟲(chóng)棉普通棉回憶舊知識(shí)高二生物備課組1精選課件基因操作的工具蘇云金芽孢桿菌〔有抗蟲(chóng)特性〕抗蟲(chóng)基因普通棉花〔無(wú)抗蟲(chóng)特性〕棉花細(xì)胞〔含抗蟲(chóng)基因〕導(dǎo)入與運(yùn)載體DNA拼接棉花植株〔有抗蟲(chóng)特性〕關(guān)鍵步驟一：抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取關(guān)鍵步驟二：抗蟲(chóng)基因與運(yùn)載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲(chóng)基因進(jìn)入棉細(xì)胞關(guān)鍵步驟一的工具：基因的剪刀——限制性?xún)?nèi)切酶關(guān)鍵步驟二的工具：基因的針線(xiàn)——DNA連接酶關(guān)鍵步驟三的工具：基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體思考：關(guān)鍵步驟是什么？〔難題〕2精選課件3精選課件基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程原理結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程4精選課件專(zhuān)題一基因工程5精選課件資料分析

位于費(fèi)城托馬斯·杰斐遜大學(xué)的希拉里和她的同事成功地將人體狂犬病抗體的DNA譯碼移入煙草作物中。

轉(zhuǎn)基因煙草作物可以產(chǎn)生一種人體蛋白質(zhì)，而這種物質(zhì)能抗擊致命性的狂犬病病毒。

6精選課件此轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)實(shí)現(xiàn)了哪種生物的哪些性狀在另外哪種生物中表達(dá)？性狀的表達(dá)與我們從前學(xué)過(guò)的什么過(guò)程有關(guān)？要實(shí)現(xiàn)藥物基因在煙草中的表達(dá)，要提前做哪些關(guān)鍵工作?7精選課件1.1DNA重組技術(shù)的根本工具8精選課件基因操作的工具蘇云金芽孢桿菌〔有抗蟲(chóng)特性〕抗蟲(chóng)基因普通棉花〔無(wú)抗蟲(chóng)特性〕棉花細(xì)胞〔含抗蟲(chóng)基因〕導(dǎo)入與運(yùn)載體DNA拼接棉花植株〔有抗蟲(chóng)特性〕關(guān)鍵步驟一：抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取關(guān)鍵步驟二：抗蟲(chóng)基因與運(yùn)載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲(chóng)基因進(jìn)入棉細(xì)胞關(guān)鍵步驟一的工具：基因的剪刀——限制性?xún)?nèi)切酶關(guān)鍵步驟二的工具：基因的針線(xiàn)——DNA連接酶關(guān)鍵步驟三的工具：基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體思考：關(guān)鍵步驟是什么？〔難題〕9精選課件DNA重組技術(shù)的根本工具工欲善其事,必先利其器.想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉需要做哪些工作呢?

實(shí)現(xiàn)這一精確的操作過(guò)程的工具是什么呢?

10精選課件DNA重組技術(shù)的根本工具準(zhǔn)確切割DNA的工具〔“分子手術(shù)刀〞〕DNA片段的連接工具〔“分子縫合針〞〕基因轉(zhuǎn)移工具〔“分子運(yùn)輸車(chē)〞〕基因的大小以納米計(jì)算，要對(duì)它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒(méi)有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：11精選課件思考在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒(méi)有學(xué)過(guò)相關(guān)的實(shí)例？現(xiàn)今存在的生物為什么沒(méi)有在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？怎樣才能使外來(lái)的DNA失效從而保護(hù)自身？12精選課件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，以保證自身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而到達(dá)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(kāi)。13精選課件識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，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(lèi)：3、特點(diǎn)：4、作用部位：5、結(jié)果：形成兩種末端一、“分子手術(shù)刀〞——限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端14精選課件大腸桿菌的一種限制酶〔EcoRⅠ)能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)形成黏性末端。SmaⅠ能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切割形成平末端。15精選課件16精選課件

T磷酸二酯鍵1234512345

A17精選課件限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？18精選課件19精選課件重播20精選課件什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線(xiàn)兩側(cè)切開(kāi)時(shí)，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。21精選課件限制性?xún)?nèi)切酶限制酶22精選課件限制酶所識(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(xiàn)，中軸線(xiàn)兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ(chēng)重復(fù)排列的。23精選課件什么叫平末端？

當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線(xiàn)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。24精選課件當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線(xiàn)處切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是平末端。當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線(xiàn)兩側(cè)切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端。25精選課件1、以下黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是〔〕A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAG

AATTCG③①②④2、以下哪一種酶是基因工程的工具酶〔〕A、限制性核酸內(nèi)切酶B、DNA酶C、RNA酶D、運(yùn)載體選我A選我A記住了26精選課件2和7能連接形成…ACGT…

…TGCA…；4和8能連接形成…GAATTC…

…CTTAAG…；3和6能連接形成…GCGC…

…CGCG…；1和5能連接形成…CTGCAG…

…GACGTC…。教材P7思考與探究127精選課件要想獲得某個(gè)目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？一個(gè)目的基因有幾個(gè)黏性末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端，兩個(gè)。如果把兩種來(lái)源不同的DNA用同一種限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端。是不是把兩者的黏性末端黏合起來(lái)，這樣就真的合成重組的DNA分子了?實(shí)際還不夠,還需要DNA連接酶進(jìn)行連接。思考題：28精選課件二、DNA連接酶——“分子縫合針〞切斷的DNA片段要與受體細(xì)胞的DNA連接，你覺(jué)得可以用什么酶？1、種類(lèi)：2、作用部位：兩類(lèi)E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

磷酸二酯鍵

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？29精選課件連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中別離得到的，稱(chēng)之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中別離得到，稱(chēng)為T(mén)4連接酶。這兩種連接酶催化反響根本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。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。30精選課件二、DNA連接酶——“分子縫合針〞

DNA連接酶連接黏性末端之間的磷酸二酯鍵，形成重組的DNA分子。31精選課件DNA連接酶——“分子縫合針〞DNA連接酶與DNA聚合酶一樣嗎？為什么？32精選課件DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈雙鏈單鏈連接部位在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵33精選課件基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來(lái)的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體。34精選課件運(yùn)載體：常用主要有兩類(lèi)：1〕細(xì)菌的質(zhì)粒(絕大多數(shù)是環(huán)狀DNA分子)2〕噬菌體或某些動(dòng)植物病毒三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體—“分子運(yùn)輸車(chē)〞35精選課件基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體假設(shè)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何覺(jué)察？如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？36精選課件基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒，即獨(dú)立于細(xì)菌擬核處染色體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？其實(shí)不然，作為基因工程使用的載體必需滿(mǎn)足以下條件?！?〕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?！?〕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?！?〕載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。〔4〕載體DNA必需是平安的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。〔5〕載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。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。37精選課件作為載體的必要條件能自我復(fù)制有切割位點(diǎn)能與目的基因結(jié)合能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；有遺傳標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞無(wú)害比較容易得到38精選課件3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體能復(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，將來(lái)可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。39精選課件運(yùn)載體的作用有哪些？一：將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中。二：利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行復(fù)制。40精選課件基因的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)〞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?！踩缈咕氐目剐曰?、產(chǎn)物具有顏色反響的基因等〕4、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害載體的作用：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。常用的載體有：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等41精選課件練習(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〔〕同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶42精選課件不屬于質(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、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)43精選課件基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的根本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是〔〕A、人工合成目的基因B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C練習(xí)44精選課件有關(guān)基因工程的表達(dá)中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種B、重組DNA的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體BD練習(xí)45精選課件以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習(xí)46精選課件下列不適合用于基因工程的運(yùn)載體是（）

A、質(zhì)粒B、噬菌體

C、細(xì)菌D、病毒選我C以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是：