优质实用课件精选——选修三基因工程的基本工具素材.ppt

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1、专题一基因工程,专题1.基因工程,基因工程的概念,1.1 基因工程的基本工具,1.2 基因工程的基本操作程序,基因工程的发展史,1.3 基因工程的应用,1.4 蛋白质工程的崛起,基因工程的概念,基因工程是指按照人们的愿望，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，从而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，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。,基因工程的概念,这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切” 和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在

2、受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上并成功表达？,？,即：（1）不同生物DNA分子的基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。 （2）生物界共用一套遗传密码。,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的

3、关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,基因的剪刀限制酶 基因的针线DNA连接酶 基因的运载工具运载体,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,分 布： 主要从原核生物中分离纯化得到 作用特点： 特异性，即识别双链DNA分子的 特定核苷酸序列，切割特定切点 切 点： 每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 种 类： 约4000种 举 例： EcoRI限制酶能识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开,结 果：,形成两种末端,黏性末端,平末端,限制酶所识别的序列有什么特点,限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中

4、轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。,限制性内切酶,限制酶,1.什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。,2.什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,限制酶的识别序列：,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称、重复排列的,要想获得目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产

5、生几个黏性(平)末端？,要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。,要把目的基因插入运载体的前提是什么,必须用同一种限制酶来切割目的基因和运载体。,思考?,模型构建1,练习使用EcoRI 剪切目的基因,黏性末端,3.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，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。 含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的

6、识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。,二、DNA连接酶“分子缝合针”,1.连接酶有两种： 一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为Ecoli连接酶。 另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。 2.这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。 3.Ecoli连接酶只能连接黏性末端； T4连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。,DNA连接酶“分子缝合针”,DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶,即恢复被限制酶切开的两个

7、核苷酸之间的磷酸二酯键,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,T4DNA连接酶,模型构建2,使用DNA连接酶制作重组DNA分子,甲片段,重组DNA分子 Recombinant DNA,答：不是一回事。（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成） （1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3末端 的羟基上，形成磷酸二酯键； 而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。 （2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸 二酯键形成一条与模板链互补的DNA链； 而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连

8、接起来。 因此DNA连接酶不需要模板。 此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,三、基因的载体“分子运输车”,2.载体必须具备的条件： 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 具有某些标记基因，便于进行筛选； （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 对受体细胞无害。,1.载体的作用： 将外源基因转移到受体细胞中去。 利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。,3.常用的载体有： 质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等,质粒,质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。,要对天然质粒进行人工改造,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,