DNA重组技术的基本工具(动画很经典).pptx

DNA重组技术的基本工具(动画很经典)基础理论基础理论和技术发展催生了基因工程和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路基基础础理理论论 艾弗里艾弗里艾弗里艾弗里证明证明证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质，DNADNA可从可从可从可从一种生物个体一种生物个体一种生物个体一种生物个体转移转移转移转移到另一种生物个体。到另一种生物个体。到另一种生物个体。到另一种生物个体。基础理论基础理论和技术发展催生了基因工程和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路基基础础理理论论 沃森沃森沃森沃森、克里克克里克克里克克里克提出提出提出提出DNADNA的的的的双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构模型。模型。模型。模型。基础理论基础理论和技术发展催生了基因工程和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路基基础础理理论论梅塞尔松梅塞尔松梅塞尔松梅塞尔松、斯塔尔斯塔尔斯塔尔斯塔尔证明证明证明证明DNADNADNADNA的的的的半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制基础理论基础理论和技术发展催生了基因工程和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路基基础础理理论论克里克克里克克里克克里克等提出等提出等提出等提出中心法则中心法则中心法则中心法则DNADNARNARNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译逆转录逆转录逆转录逆转录复制复制复制复制基础理论和基础理论和技术发展技术发展催生了基因工程催生了基因工程科技探索之路科技探索之路1)基因转移载体的发现基因转移载体的发现2)工具酶的发现工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明4)DNA体外重组的实现体外重组的实现5)重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功6)第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世7)PCR技术的发明技术的发明 基基因因工工程程是是指指按按照照人人们们的的愿愿望望，进进行行严严格格的的设设计计，并并通通过过体体外外DNADNA重重组组和和转转基基因因等等技技术术，赋赋予予生生物物以以新新的的遗遗传传特特性性，从从而而创创造造出出更更符符合合人人们们需需要要的的新新的的生生物物类类型型和和生生物物产产品品。由由于于基基因因工工程程是是在在DNADNA分分子子水水平平上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和施工的，因此又叫做DNADNA重组技术重组技术。什么叫基因工程？什么叫基因工程？基因工程的概念基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNA分子水平分子水平人类需要的新生物类型和产品人类需要的新生物类型和产品剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达问题探讨问题探讨手术刀手术刀缝合针缝合针运输工具运输工具培育抗虫棉培育抗虫棉需要哪些基需要哪些基本工具本工具?第第1 1节节来源来源种类种类作用特作用特点点作用结作用结果果阅读课本阅读课本4-5页页“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶分子分子手术刀手术刀”的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习主要从原核生物中分离纯化而来主要从原核生物中分离纯化而来已经分离出大约已经分离出大约4000种种1、识别双链、识别双链DNA分子的某种特定核分子的某种特定核苷酸序列苷酸序列2、使每一条链中使每一条链中特定部位特定部位的两个核的两个核苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或平末端平末端平末端平末端 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯键键3端5端3端5端磷酸二酯键磷酸二酯键17仔细观察各限制酶仔细观察各限制酶 识别的特定序列有识别的特定序列有何何 特点？特点？限制酶的识别序列限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是呈现碱基互补对称，无论是6个个碱基还是碱基还是4个碱基，都可以找到个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的一条中心轴线，中轴线两侧的双链双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称反向对称重复重复排列的排列的，称为，称为回文序列回文序列黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴从识别序列的中心轴线两侧切开时。线两侧切开时。被限制酶切开被限制酶切开的的DNA两条单链的切口，带有两条单链的切口，带有几个几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间他们之间正好互补配对，这样的切口叫正好互补配对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。SmaISmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G与C之间切割平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端SmaISmaI限制酶的切割限制酶的切割当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，从识别序列的中心轴线处切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。现有一长度为现有一长度为1000碱基对碱基对(by）的）的DNA分子，用限制性核分子，用限制性核酸内切酶酸内切酶Eco R1酶切后得到的酶切后得到的DNA分子仍是分子仍是1000 by，用用Kpn1单独酶切得到单独酶切得到400 by和和600 by两种长度的两种长度的DNA分分子，用子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到同时酶切后得到200 by和和600 by两种两种长度的长度的DNA分子。该分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是分子的酶切图谱正确的是D已知某种限制性内切酶在一线性已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有分子上有3个酶切位个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在分子在3个酶切位个酶切位点上都被该酶切断，则会产生点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的四种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个分子，若在每个DNA分分子上至少有子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是片段种类数是A3B4C9D12下列所示的黏性末端是由几种限制性内切酶作用产生的下列所示的黏性末端是由几种限制性内切酶作用产生的 A1种种 B2种种 C3种种 D4种种D3下面是下面是5种限制性内切酶对种限制性内切酶对DNA分子的识别序列和剪分子的识别序列和剪切位点图（切位点图（表示剪切点、切出的断面为黏性末端）：表示剪切点、切出的断面为黏性末端）：限制酶限制酶1：GATC；限制酶限制酶2：CATG；限制酶限制酶3：GGATCC；限制酶限制酶4：CCGCGG；限制酶限制酶5：CCAGG。请指出下列哪组表达正确请指出下列哪组表达正确A限制酶限制酶2和和4识别的序列都包含识别的序列都包含4个碱基对个碱基对 B限制酶限制酶3和和5识别的序列都包含识别的序列都包含5个碱基对个碱基对C限制酶限制酶1和和3剪出的黏性末端相同剪出的黏性末端相同 D限制酶限制酶1和和2剪出的黏性末端相同剪出的黏性末端相同C26类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用连接酶的作用两两DNADNA片段要具有片段要具有互补互补的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，注意：注意：DNADNA连接酶可连接双链连接酶可连接双链DNADNA中的中的DNADNA单链缺口，单链缺口，但不能连接单链但不能连接单链DNADNA！DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事聚合酶是一回事吗？吗？T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同点点作用实质作用实质化学本质化学本质不不同同点点模板模板作用对象作用对象 作用结果作用结果用途用途都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较只能将只能将单个核苷单个核苷酸酸连接到已有的连接到已有的DNADNA片段上，形片段上，形成磷酸二酯键成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键限制性内切酶限制性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制，限制性内切酶性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有。在质粒上有酶酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。的切点。（1）请画出质粒被限制酶）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性切割后所形成的黏性末端。末端。（3）在）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？成的黏性末端能否连接？为什么？可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）性末端是相同的（或是可以互补的）小试身手小试身手有标记基因的存有标记基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制质粒质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有）之外，并具有自我复制能力自我复制能力的很小的双链环状的很小的双链环状DNA分子。分子。最常用运载体最常用运载体质粒质粒 实际上实际上在基因在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作载真正被用作载体的质粒，都体的质粒，都是在天然质粒是在天然质粒的基础上进行的基础上进行过人工改造的。过人工改造的。