高中生物选修三DNA重组的基本工具课件.ppt

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1、高中生物选修三高中生物选修三DNADNA重重组的基本工具组的基本工具第1页，此课件共27页哦基因工程的基本内容1.基因是什么？基因的复制表达2.基因工程的概念3.基因操作的工具4.基因操作的基本步骤5.应用6.蛋白质工程第2页，此课件共27页哦定向基因改造设想定向基因改造设想 设想一设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌能否让细菌能否让细菌能否让细菌“吐出吐出吐出吐出”蚕丝？蚕丝？蚕丝？蚕丝？设想二设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？能否

2、让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三设想三经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于2020世纪世纪7070年代创立年代创立了可以了可以定向定向改造生物的新技术改造生物的新技术基因工程。第3页，此课件共27页哦基因工程概念基因工程概念基因工程：基因工程：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过过体外体外DNA重组和转基因重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传等技术，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特性，从而创

3、造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是生物产品。由于基因工程是在在DNA分子水平上进行设分子水平上进行设计与施工的计与施工的，因此又叫做，因此又叫做DNA重组技术。重组技术。第4页，此课件共27页哦例：基因工程培育抗虫棉的简要例：基因工程培育抗虫棉的简要过程过程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DNA拼接拼接棉花植株棉花植株导入导入导入导入需要解决的问题：需要解决的问题：1、如何从苏云金芽孢、如何从苏云金芽孢杆菌中辨别出所需杆菌中辨别出所需抗虫抗虫基因基因并把它切割下来；并把它切割下来；2、如何将切割下来的、如何将切割下来的抗虫基因

4、与棉花的抗虫基因与棉花的DNA“缝合缝合”起来起来。第5页，此课件共27页哦培育培育抗虫棉抗虫棉需要哪些工具？需要哪些工具？分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切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运载体运载体第6页，此课件共27页哦第一章第第一章第1节节DNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具第7页，此课件共27页哦识别识别双链双链DNA 分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸序序列列，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磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。主要是从主要是从原核生物原

5、核生物中分离纯化出来的一种酶。中分离纯化出来的一种酶。中分离纯化出来的一种酶。中分离纯化出来的一种酶。约约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一、一、“分子手术刀分子手术刀”限制性限制性核酸核酸内切酶内切酶黏性末端黏性末端平末端平末端第8页，此课件共27页哦限制性核酸内切酶的作用：限制性核酸内切酶的作用：回文结构：沿中轴线反向重复回文结构：沿中轴线反向重复作用特点：专一性作用特点：专一性第9页，此课件共27页哦第10页，此课件共27页哦什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将当限制酶在它识别

6、序列的中心轴线两侧将DNA两条链两条链分别切开时，产生的是黏性末端分别切开时，产生的是黏性末端第11页，此课件共27页哦什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端生的是平末端第12页，此课件共27页哦二、连接酶二、连接酶“分子缝合针分子缝合针”.DNA连接酶的作用：连接两条连接酶的作用：连接两条DNA链，形链，形成成磷酸二酯键磷酸二酯键第13页，此课件共27页哦E.coliDNAE.coliDNA连接酶：连接酶：连接黏性末端连接黏性末端T T4 4DNADNA连接酶：连接酶：连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末

7、端.DNA.DNA连接酶的种类连接酶的种类 限制酶切割后产生两种不同的末端。那限制酶切割后产生两种不同的末端。那么恢复它们的连接时，所用么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是连接酶是否可以不加选择否可以不加选择？第14页，此课件共27页哦DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何相同连接酶有何相同点和不同点？点和不同点？想一想想一想第15页，此课件共27页哦DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链连接部位连接部位相同点相同点双链双链单链单链在两在两DNADNA链之间形链之间形成磷酸二酯键，成磷酸二酯键，不需要模板不需要模板将单个游离的核苷将单个游离的核苷酸加到已存在

8、的核酸加到已存在的核酸片段的酸片段的33末端末端的羟基上，形成磷的羟基上，形成磷酸二酯键。酸二酯键。需要模板需要模板都能形成都能形成磷酸二酯键磷酸二酯键二者都由蛋白质构成二者都由蛋白质构成第16页，此课件共27页哦三、基因进入受体细胞的三、基因进入受体细胞的载体载体 “分子运输车分子运输车”第17页，此课件共27页哦1.载体具备的条件载体具备的条件能自我复制，能自我复制，能进入受体生物细胞并在能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；受体生物细胞内复制并表达；有一个至多个限制酶切割位点有一个至多个限制酶切割位点有遗传标记基因有遗传标记基因对受体细胞无害、容易分离对受体细胞无害、容易分离必

9、要条件：能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复必要条件：能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，提供大量的目的基因制，提供大量的目的基因第18页，此课件共27页哦能自我复制，并且可能自我复制，并且可以带着插入的目的基以带着插入的目的基因一起复制因一起复制有切割位点有切割位点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。载体举例：质粒（抗虫棉培育）载体举例：质粒（抗虫棉培育）第19页，此课件共27页哦2、常用的载体种类、常用的载体种类质粒、质粒、噬菌体衍生物噬菌体衍生物、动植物病毒动植物病毒第20页，此课件共27页哦3、载体的人工改造第21页，此课件共

10、27页哦思考1、限制酶存在于原核生物中的作用是什么？、限制酶存在于原核生物中的作用是什么？2、DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶有什么区别？聚合酶有什么区别？3、具备什么条件才能充当、具备什么条件才能充当“分子运输车分子运输车”？切割外源切割外源DNA，使之失效，从而达到保护自身的目的。，使之失效，从而达到保护自身的目的。DNA聚合酶只是将单个游离的脱氧核苷酸加到已有核酸片段聚合酶只是将单个游离的脱氧核苷酸加到已有核酸片段的的3端；端；DNA连接酶连接两条连接酶连接两条DNA链。链。DNA聚合酶需要一条聚合酶需要一条DNA链为模板链为模板能自我复制、有一个或多个切割位点、有标能自我复制、有一个

11、或多个切割位点、有标记基因位点及对受体细胞无害等记基因位点及对受体细胞无害等第22页，此课件共27页哦讨论1、为什么限制酶不剪切细菌自身的、为什么限制酶不剪切细菌自身的DNA?2、天然的、天然的DNA分子能直接用作基因工程载体么？分子能直接用作基因工程载体么？其其DNA分子中或者不具备这种限制酶的切割序列，或分子中或者不具备这种限制酶的切割序列，或者将自身的相应序列通过甲基化酶甲基化，使限制酶者将自身的相应序列通过甲基化酶甲基化，使限制酶不能切割自身的不能切割自身的DNA一般是需要人工改造后才能用于基因工程操作。一般是需要人工改造后才能用于基因工程操作。第23页，此课件共27页哦小结基因工程基

12、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连连接酶接酶连接两条连接两条DNA链，链，形成磷酸二酯键，形成磷酸二酯键，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结构简单结构简单,大小适中大小适中能在宿主细胞中能在宿主细胞中稳定存在稳定存在并自并自我复制我复制具一个多个限制酶切位点具一个多个限制酶切位点具标记基因具标记基因种类：质粒、种类：质粒、噬菌体衍生物噬菌体衍生物 、动植物、动植物 病毒病毒第24页，此课件共27

13、页哦1.在基因工程中，切割运载体和含有目的在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（）A.同种限制酶同种限制酶 B.两种限制酶两种限制酶C.同种连接酶同种连接酶 D.两种连接酶两种连接酶A练习练习第25页，此课件共27页哦2.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第26页，此课件共27页哦（二）基本单位：脱氧核苷酸（二）基本单位：脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸第27页，此课件共27页哦