生物11《DNA重组技术的基本工具》课件(新人教版选修3.pptx

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1、选修3现代生物科技专题专题1 基因工程DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序基因工程应用基因工程应用蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起基因工程的概念基因工程的概念是指按照人们的愿望，进行严格的设计，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外通过体外DNA重组技术重组技术和和转基因技术转基因技术，赋，赋予生物以新的予生物以新的遗传特性遗传特性，创造出更符合人，创造出更符合人们需要的们需要的生物类型生物类型和和生物产品生物产品，由于基因，由于基因工程是在工程是在DNA分子水平上进行设计和施工分子水平上进行设计和施工的，因此又叫的，因此又叫DNA

2、重组技术重组技术；也叫；也叫基因拼基因拼接技术接技术。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原理原理目的目的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生物类型和生物产品人类需要的生物类型和生物产品基因重组基因重组基因工程概念的分析基因工程概念的分析基础理论和技术的发展催生了基因工程20世纪中叶世纪中叶,基础理论取得了重大突破基础理论取得了重大突破 DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明 DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的破译遗传密码的破译技术发明

3、使基因工程的实施成为可能技术发明使基因工程的实施成为可能 基因转移载体的发现基因转移载体的发现 工具酶的发现工具酶的发现 DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明 DNA体外重组的实现体外重组的实现 重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功 第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世 PCR技术的发明技术的发明科学、技术、社会的关系科学提供对自然界的说明，技科学提供对自然界的说明，技术将科学原理转化为工艺和产术将科学原理转化为工艺和产品，从而造福于人类社会。科品，从而造福于人类社会。科学、技术、社会的互动，不断学、技术、社会的互动，不断调整着人类与自然界的关系，调整着人类与自然界的关系，

4、推动着文明的进展。推动着文明的进展。专题专题1 基因工程基因工程1.1 DNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具转基因抗虫棉转基因抗虫棉抗虫棉抗虫棉普通棉普通棉抗虫害的玉米抗虫害的玉米转入抗寒基因的番茄转入抗寒基因的番茄转基因鲑鱼转基因鲑鱼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：普通棉花普通棉花(无抗虫特性无抗虫特性)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与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞(含含抗虫基因抗虫基因)棉花植株棉花植株(有有抗虫特性抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗

5、虫棉的关键步骤是什么？基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内细胞内提取出来提取出来关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体DNA连接连接关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因抗虫基因导入受体导入受体(棉花棉花)细胞细胞基因的剪刀基因的剪刀基因的剪刀基因的剪刀限制性内限制性内限制性内限制性内切酶切酶切酶切酶基因的针线基因的针线基因的针线基因的针线DNADNA连连连连接酶接酶接酶接酶基因的运载工具基因的运载工具基因的运载工具基因的运载工具运运运运载体载体载体载体识别双链识别双链识别双链识别

6、双链DNA DNA 分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两的两的两的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。断开。断开。主要是从主要是从主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一的一的一种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADNA切断切断切断切断，由于这

7、种，由于这种，由于这种，由于这种切割作用是在切割作用是在切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性内切酶。名限制性内切酶。名限制性内切酶。名限制性内切酶。4000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粘性末端粘性末端平末端平末端 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶什

8、么叫黏性末端？什么叫黏性末端？限制限制限制限制酶酶酶酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。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中心轴线处从识别序列的中心轴线处切开时，切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平整的，这样的切口叫平末端平末端。二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：

9、2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受体细怎样才能导入受体细胞胞(如棉花细胞如棉花细胞)？基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”。三、三、“分子运输车分子运输车”载体载体1.作用：2.种类：质粒质粒、噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物和

10、动植物病毒等。和动植物病毒等。要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物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物的细胞体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是内去。能将外源基因送入细胞的工具就是内去。能将外源基因送入细胞的工具就是内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体运载体。将将外源基因外源基因送入受体细胞。送入受体细胞。质粒的特点质

11、粒的特点 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有其中常含有抗药基因抗药基因，如四环素的如四环素的标记基因。标记基因。质粒的存在与否对受体质粒的存在与否对受体细胞生存没有决定性作用，但复制细胞生存没有决定性作用，但复制只能在受体细胞内完成。只能在受体细胞内完成。质粒是质粒是一种裸露的、结构简单、独一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核立于细菌染色体（即拟核DNADNA）之外，）之外，并且具有并且具有自我复制自我复制能力的能力的双双链链环环状状DNADNA分子。分子。质粒是基因工程最常用的载体。质粒是基因工程最常用的载体。3.作为载体必须具备的条件作为载体必

12、须具备的条件1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有作为载体没有切割位点切割位点将怎样？将怎样？3.目的基因目的基因是否是否进入受体细胞，你如何去察觉？进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？如果载体对受体细胞有害将怎样？作为运载体必须具备的条件作为运载体必须具备的条件u能够在受体细胞中能够在受体细胞中自我复制自我复制并并稳定稳定地保存。地保存。u具有具有一个或多个限制酶切点一个或多个限制酶切点，以便与外源基，以便与外源基因连接。因连接。u具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行筛选。，便于进行筛选。u必需

13、是安全的，不会对受体细胞有害。必需是安全的，不会对受体细胞有害。注意：真正用作运载体的质粒都注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。是人工改造过的。基因工程基因工程的工具的工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有专一性具有专一性(识别序列识别序列)切开切开DNA分子的磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNA连连接酶接酶连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键种类种类E.coliDNA连接酶连接酶T4 DNADNA连接酶连接酶运载运载工具工具具备的具备的条件条件1.结构简单结构简单,大小适中能在宿主大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在细胞中自我复制并稳定存在2.具一个多个限制酶切位点具一

14、个多个限制酶切位点3.具标记基因具标记基因4.安全的，不会对受体细胞有害安全的，不会对受体细胞有害质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒DNA聚合酶聚合酶与与DNA连接酶连接酶相同相同区别区别DNADNA聚聚合酶合酶DNADNA连连接酶接酶在单链上将一个个脱氧核苷酸连在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来接起来将两个将两个DNADNA片段连接起来；片段连接起来；将将DNADNA双链上的两个缺口同时双链上的两个缺口同时连接起来连接起来形成形成磷酸磷酸二酯二酯键键1、关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是GA之间的氢键

15、C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中课堂巩固2、DNA连接酶催化的反应是()ADNA复制时母链与子链之间形成氢键 B黏性末端碱基之间形成氢键C两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接 DA、B、C都不正确3、作为基因的运输工具载体，必须具备的条件及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选4、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是()能自主复制不能自主复制结构很小 是蛋白质是

16、环状RNA是环状DNA能“友好”地“借居”A、B、C D5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为()A、目的基因上有标记 B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制 D以上都不正确6、关于质粒的叙述正确的是()A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子 B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因 D、质粒可在宿主外单独复制7、基因工程中可用作载体的是()质粒 噬菌体病毒 动物细胞核A、B、C D、8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是()A、不能没有标记基因 B、是小型链状的DNA分子C、能够自我复制 D可与目的基因重组9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是(B )A、B、C、D、10、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是()(1)限制酶(2)连接酶(3)解旋酶(4)还原酶A、(1)(2)(3)B、(1)(2)(4)C、(1)(2)D、(1)(3)的复制的复制DNA