11DNA重组技术的基本工具(正式).pptx
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1、11DNA重组技术的基本工具(正式)每每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年,美国将年,美国将人的胰岛素基因人的胰岛素基因重组到重组到大肠杆菌大肠杆菌内,实现了细菌生产胰岛素,大大降低了生产成本。内,实现了细菌生产胰岛素,大大降低了生产成本。治疗糖尿病特效药 据WTO调查:2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人,我国约6000万。胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素思考思考:转基因技术转基因技术转基因技术转基因技术实现了实现了实现了实现了一种生物一种生物一种生物一种生物的某些的某些的某些的某些性状性状性状性状在在在在另一种生物另一种生物另一种生物另一种生物中中中中表
2、达表达表达表达。这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关?过的基因的什么过程有关?过的基因的什么过程有关?过的基因的什么过程有关?密码子在生物界是的!密码子在生物界是的!密码子在生物界是的!密码子在生物界是的!DNA(DNA(基因基因基因基因)mRNA mRNA 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质(性状性状性状性状)转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译通用通用基因工程的产物基因工程的产物什么叫基因工程?什么叫基因工程?基因工程是指基因工程是指按照人们的愿望按照人们的愿望,进行,进行严格的设计,并通过严格的设计,并通过体外体外DNA重组和转
3、基重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从因等技术,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。由于基因工程是在和生物产品。由于基因工程是在DNA分子分子水平水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DNA重组技术重组技术。基因工程的概念基因工程的概念基因工程的概念:基因工程,又叫基因工程,又叫DNADNA重组技术重组技术。通俗的说,就是。通俗的说,就是按照按照人们的意愿人们的意愿,把一种生物的,把一种生物的某种基因某种基因提取出来,加提取出来,加以修饰改造,然后放到以修饰改造,然后放到另一种生物的细
4、胞另一种生物的细胞里,定向里,定向地改造生物的遗传特性。地改造生物的遗传特性。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分子水平分子水平剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达问题探讨:苏云金芽孢杆菌含有一苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达,可培育出棉花细胞中表达,可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。抵抗棉铃虫害的抗虫棉。想一想想一想需要做哪些关键工作?需要做哪些关键工作?苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌毒
5、蛋白毒蛋白毒蛋白毒蛋白普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉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:在以上过程中关键步骤或难点是什么?在以上过程中关键步骤或难点是什么?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通过运载体导入通过运载体导入通过运载体导入通过运载体导入转基因棉花含转基因棉花含抗虫基因抗虫基因转基因棉花产生转基因棉花产生伴胞晶体伴胞晶体转基因棉花有转基因棉花有抗虫特性抗虫特性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
6、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棉花与棉花DNA“缝合缝合”关键步骤三:关键步骤三:抗虫基因抗虫基因进入棉花细胞进入棉花细胞基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论达尔文达尔文达尔文达尔文提出提出提出提出生物进化论生物进化论生物进化论生物进化论基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论孟德尔孟德尔孟德尔孟德尔提出基因的提出基因的提出基因的提出基因的分离定律分离定律分离定律分离定律和和和和自由组合定律自由组合定律自由组合定律自由
7、组合定律基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论 摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根证明证明证明证明基因在染色体上基因在染色体上基因在染色体上基因在染色体上,并提出基,并提出基,并提出基,并提出基因的因的因的因的连锁互换定律连锁互换定律连锁互换定律连锁互换定律。基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论 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
8、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。基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论 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。基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期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
9、半保留复制基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期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技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论 1963196319631963年年年年尼伦伯格尼伦伯格尼伦伯格尼伦伯格和和和和马太马太马太马太破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的遗传
10、密码遗传密码遗传密码遗传密码,19661966年年年年霍拉纳霍拉纳霍拉纳霍拉纳用实验加以证明。用实验加以证明。用实验加以证明。用实验加以证明。基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展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?“分子手术刀分子手
11、术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶关键步骤一: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提取出来细胞内提取出来关键步骤二:关键步骤二:抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花DNA“缝合缝合”关键步骤三:关键步骤三:抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞“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基因进入受体细胞的载体载体1.11.1、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”1.1.主要来源:主要来源:种类与命名:种类与命名:作用特点:作用特点:4.4.限制酶识别序列限制酶识别序列5.5.
12、作用结果:作用结果:识别双链识别双链识别双链识别双链DNADNA分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定特定特定特定核苷核苷核苷核苷酸序列,并且使每条链中酸序列,并且使每条链中酸序列,并且使每条链中酸序列,并且使每条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两个核苷的两个核苷的两个核苷的两个核苷酸之间的酸之间的酸之间的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。主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端Go onGo on大多数限制酶
13、的识别序列由大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6 6 6 6个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成少数的识别序列由少数的识别序列由少数的识别序列由少数的识别序列由4 4 4 4、5 5 5 5或或或或8 8 8 8个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成寻根问底寻根问底你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗?是什么吗?原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵的入侵,但生物在长期的进化过程中形成了一套完善但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。的
14、防御机制,以防止外来病原物的侵害。限限制酶制酶就是细菌的一种就是细菌的一种防御性工具防御性工具,当外源,当外源DNA侵入时,会利用限制酶侵入时,会利用限制酶将外源将外源DNA切割切割掉,以保证自身的安全。所以,限制酶在原掉,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核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效使之失效,从而达到从而达到保护自身保护自身的目的。的目的。Go backGo back种类与命名:现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。E EcocoR RS Smama粘质沙雷氏杆菌粘质沙雷氏杆菌(Serratia marcesens)大肠杆
15、菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌(EscherichiaEscherichia coli coli R R)Go backGo back练习:流感嗜血杆菌的练习:流感嗜血杆菌的d d菌株菌株(Haemophilus influenzae d)Haemophilus influenzae d)中先后分离到中先后分离到3 3种限制酶,则分种限制酶,则分别命名为别命名为:Hind、Hind和和Hind磷酸二酯键 T12345 A12345HHHHHO T12345 A12345HHHHOH2O+O限制酶DNA解旋酶区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNA解旋酶的区别解旋酶的区别切割特定的核苷酸序列切割特定的
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