DNA重组技术的基本工具解读.pptx
胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二 能否让微生物产生出人的能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？胰岛素等珍贵药物？第1页/共35页 这些定向改造基因的设想能实现吗？经过多年的努力，科学家经过多年的努力，科学家终于在在2020世纪世纪7070年代创立了年代创立了可以可以定向改造定向改造生物的新技术生物的新技术 基因工程基因工程第2页/共35页基因工程的概念基因工程的概念基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。第3页/共35页基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基因工程的概念基因工程的概念第4页/共35页基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：抗虫棉的抗虫棉的培育有哪些培育有哪些关键步骤？关键步骤？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因普通棉花普通棉花(无抗虫特性)棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因)与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNADNADNA拼接，导入拼接，导入拼接，导入拼接，导入棉花植株棉花植株(有抗虫特性)表达表达表达表达解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？第5页/共35页DNA DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具本节知识内容1 DNA1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具专题一专题一 基因工程基因工程“分子手术刀分子手术刀”限制酶限制酶“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶“分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 第6页/共35页思考 在自然界中有一些生物的在自然界中有一些生物的DNADNA可能进入另一种可能进入另一种 生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源 DNA DNA的入侵而灭绝，它们有何保护机制？的入侵而灭绝，它们有何保护机制？限制酶切割外源限制酶切割外源DNA,DNA,使之失效，使之失效，从而达到保护自身的目的！从而达到保护自身的目的！第7页/共35页识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA DNA DNA 分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两序列，并且使每一条链中特定部位的两序列，并且使每一条链中特定部位的两序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是主要是主要是主要是原核生物原核生物原核生物原核生物40004000种。种。1、来源：、来源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端形成两种末端形成两种末端一、一、“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶黏性末端黏性末端平末端平末端第8页/共35页ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键限制酶切割磷酸二酯键第9页/共35页限制性内切酶作用过程点击播放点击播放第10页/共35页什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？当限制酶当限制酶从识别序列的从识别序列的中心轴线两侧切中心轴线两侧切开时开时，被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切两条单链的切口，带有几个口，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正，他们之间正好好互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。第11页/共35页什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶当限制酶从识别序列的从识别序列的中心轴线处切中心轴线处切开时开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是平两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫整的，这样的切口叫平末端平末端。第12页/共35页 大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)EcoR)能识别GAATTCGAATTC序列，并在G G和A A之间切开形成黏性末端。Sma Sma能识别CCCGGGCCCGGG序列，并在C C和G G之间切割形成平末端 。第13页/共35页模拟操作课本6页第14页/共35页基因的针线：DNA连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割第15页/共35页ATGCATGC连接酶连接磷酸二酯键连接酶连接磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用过程：二、分子缝合针DNA连接酶第16页/共35页 T磷酸二酯键1234512345 A第17页/共35页作用部位：是磷酸二酯键是磷酸二酯键（扶手）不是氢键不是氢键（梯子）DNA连接酶连接酶将两条将两条DNA链连接起来的酶。链连接起来的酶。第18页/共35页连接黏性末端连接黏性末端连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端分类分类作用作用E.coli DNA连接酶连接酶种类：T4DNA连接酶第19页/共35页DNA聚合酶聚合酶和和DNA连接酶有何连接酶有何相同点和不同点？相同点和不同点？DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链连接部位双链双链在两在两DNADNA片片断之间形成断之间形成磷酸二脂键磷酸二脂键单链单链将单个核苷酸加将单个核苷酸加到已存在的核酸到已存在的核酸片断片断3 3末端形成末端形成磷酸二脂键磷酸二脂键第20页/共35页核苷酸分子的连接：核苷酸分子的连接：ATGCATGCDNADNA聚合酶连接单链聚合酶连接单链DNADNA把单个脱氧核苷酸连接到把单个脱氧核苷酸连接到DNADNA片段上片段上第21页/共35页三、分子运输车基因进入受体细胞的载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！物的细胞内去！能将外源基因送入受体细胞的工能将外源基因送入受体细胞的工具具就是就是载体载体。基因工程的载体被喻为基因工程的载体被喻为：分子运输车分子运输车基因工程的载体来源基因工程的载体来源：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？质粒、噬菌体、动植物病毒第22页/共35页议一议议一议2 2 2 2、能否用、能否用、能否用、能否用SARSSARSSARSSARS病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？3 3 3 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？4 4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？如何鉴定？5 5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？将怎样？1 1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链双链双链双链DNADNADNADNA不能不能不能不能不能进行不能进行不能进行不能进行DNADNADNADNA的重组的重组的重组的重组载体上应有标记基因载体上应有标记基因载体上应有标记基因载体上应有标记基因可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失第23页/共35页作为载体的必要条件1.1.能自我复制能自我复制能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；2.2.有一个至多个限制酶切位点有一个至多个限制酶切位点能与目的基因结合3.3.有遗传标记基因有遗传标记基因便于观察4.4.对受体细胞无害、易分离对受体细胞无害、易分离安全、比较容易得到第24页/共35页认识常用的载体认识常用的载体质粒 质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNADNADNADNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。第25页/共35页1 1、能自我复制、能自我复制2 2、具有一个或多个限制酶切点、具有一个或多个限制酶切点3 3、具有遗传标记基因、具有遗传标记基因4 4、对受体细胞无害、易分离、对受体细胞无害、易分离5 5、大小适合，便于操作、大小适合，便于操作质粒作为运载体的条件？在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的第26页/共35页课本知识回顾 基因工程又叫做基因工程又叫做 或或 。通俗地说，。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生就是按照人们的意愿，把一种生物的某种物的某种 提取出来，加提取出来，加以以 ，然后放到另一种生物的细胞里，然后放到另一种生物的细胞里，改造生物的遗传性状。改造生物的遗传性状。基因拼接技术DNA重组技术基因修饰改造定向地第27页/共35页DNA 重组技术的基本工具“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”限制（性核酸内切）酶DNA连接酶基因进入受体细胞的载体第28页/共35页限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 主要是从主要是从 的一种酶。的一种酶。识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种 ，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位的两个的两个核苷酸之间的核苷酸之间的 断开。断开。形成两种末端形成两种末端原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列磷酸二酯键粘性末端平末端第29页/共35页“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：2、作用部位：两类连接黏性末端Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶磷酸二酯键连接黏性末端和平末端第30页/共35页基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体通常有三种:作为载体的条件：在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在 质粒噬菌体衍生物动植物病毒天然质粒人工改造的能自我复制；有切割位点；能自我复制；有切割位点；有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离基础上进行过第31页/共35页练习练习练习练习在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同种限制酶 B.两种限制酶C.同种连接酶 D.两种连接酶第32页/共35页不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制、能复制 （）B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习第33页/共35页3)基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基互补配对的步骤是基互补配对的步骤是 （）A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C练习练习第34页/共35页感谢您的欣赏！第35页/共35页
