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1、关于基因工程的基本工具公开课第一页，讲稿共四十二页哦微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二设想二 能否让微生物产生出人的能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？胰岛素等珍贵药物？第二页，讲稿共四十二页哦 这些定向改造基因的设想能实现吗？经过多年的努力，科学家经过多年的努力，科学家终于终于在在2020世纪世纪7070年代创立
2、了可以年代创立了可以定向改造定向改造生物生物的新技术的新技术 基因工程基因工程第三页，讲稿共四十二页哦基因工程的概念基因工程的概念基因工程基因工程：指按照人们的愿望指按照人们的愿望,进行严格的设计进行严格的设计并通过并通过体外体外DNA重组重组和和转基因转基因等技术，赋予生物以等技术，赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性,创造创造出更出更符合人们需要符合人们需要的新的的新的生物类生物类型型和和生物产品生物产品。由于基因工程是在。由于基因工程是在DNA分子水平分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术重组技术或基因拼接技术。或基因拼接技术。第四页，讲稿共四十
3、二页哦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实质实质结果结果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分子水平分子水平赋予生物新的遗传特性，从而创赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的生物类型造出更符合人们需要的生物类型和生物产品和生物产品剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基因工程的概念基因工程的概念第五页，讲稿共四十二页哦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：抗虫棉的抗虫棉的培育有哪些培育有哪些关键步骤？关键步骤？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢
4、杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因普通棉花普通棉花(无抗虫特性)棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因)与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNADNADNA拼接，导入拼接，导入拼接，导入拼接，导入棉花植株棉花植株(有抗虫特性)表达表达表达表达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？第六页，讲稿共四十二页哦DNA DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具本节知识内容1-1 DNA1-1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具专题一专题一 基因工程基因工程“分子手术刀分子手术刀”限制酶限制酶“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
5、车”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 第十页，讲稿共四十二页哦识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA DNA DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。的磷酸二酯键断开。的磷酸二酯键断开。的磷酸二酯键断开。主要是原核生物主要是原核生物约约40004000种。种。1、来源：、来源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：5、结果
6、：、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”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶黏性末端黏性末端平末端平末端4 4、切割方式：、切割方式：错切和平切错切和平切第十一页，讲稿共四十二页哦ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键限制酶切割磷酸二酯键第十二页，讲稿共四十二页哦 1 1、大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)EcoR)能识别能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开形成之间切开形成黏性黏性末端。末端。2 2、SmaSma能识别能识别CCCGGGCCCGGG序列，并序列，并在在C C和和G G之间切割形成之间切割形成平平末端末端
7、 。常见的两种限制酶第十四页，讲稿共四十二页哦EcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端第十五页，讲稿共四十二页哦什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开中心轴线两侧切开时时，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，他们之间正好互补配互补配对对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。第十六页，讲稿共四十二页哦Sma平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端第十七页，讲稿共四十二页哦什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线
8、处切开时中心轴线处切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是平整的，这样两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫的切口叫平末端平末端。第十八页，讲稿共四十二页哦二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1 1、作用：、作用：2 2、作用部位：、作用部位：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“缝缝合合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的这样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。第十九页，讲稿共四十二页哦类型类型EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶T T4 4DNAD
9、NA连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸二酯键二酯键只能只能连接黏性末端连接黏性末端能连接黏性末端和平能连接黏性末端和平末端末端(效率较低效率较低)相同点相同点差别差别3 3、种类：、种类：第二十页，讲稿共四十二页哦GCTTAAGCTTAADNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？第二十一页，讲稿共四十二页哦DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶在两在两DNADNA片断片断之间形成之间形成磷磷酸二脂键，不需要模板酸二脂键，不需要模板将将单个单个核苷酸加到已存在核苷酸加到已存在的核酸片断的核酸片断33末端形成末端形成
10、磷磷酸二脂键酸二脂键,需要模板需要模板第二十二页，讲稿共四十二页哦三、分子运输车基因进入受体细胞的载体 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内去！内去！能将外源基因送入受体细胞的工具能将外源基因送入受体细胞的工具就是就是载体载体。1 1、基因工程的载体被喻为、基因工程的载体被喻为：分子运输车分子运输车2 2、基因工程的载体来源、基因工程的载体来源：质粒质粒、噬菌体噬菌体、动植物病毒动植物病毒第二十四页，讲稿共四十二页哦质粒质粒细菌细胞中一种很小的环状细菌细
11、胞中一种很小的环状DNADNA分子。分子。裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能力力氨苄青霉素抗氨苄青霉素抗性基因性基因质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞目的基因插入位点目的基因插入位点复制原点复制原点认识常用的载体认识常用的载体质粒第二十五页，讲稿共四十二页哦议一议议一议2 2、能否用、能否用、能否用、能否用SARSSARSSARSSARS病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？3 3 3 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？4 4、携带目的基因的载体是否进入
12、了受体细胞，如何鉴、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？定？定？定？5、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、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？1 1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？、从化学组成来看，载体应含有什么成分？、从化学组成来看，载体应含有什么成分？、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链双链双链双链DNADNADNADNA不能不能不能不能不能进行不能进行不能进行不能进行D
13、NADNADNADNA的重组的重组载体上应有标记基因载体上应有标记基因载体上应有标记基因载体上应有标记基因可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失可能造成基因丢失第二十七页，讲稿共四十二页哦载体应具备的条件载体应具备的条件(1)(1)能在宿主细胞内能在宿主细胞内稳定保存稳定保存并自我并自我复制复制。(2)(2)有一个至有一个至多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连，以便与外源基因连接接(3)(3)具有某些标记基因具有某些标记基因，以便进行筛选，以便进行筛选（4 4）对受体细胞无害、易分离对受体细胞无害、易分离(5)(5)结构简单结构简单,大小适中大小适中第二十八页，讲稿共四十二
14、页哦课本知识回顾 1 1、基因工程又叫做基因工程又叫做 或或 。通俗地说，就是按照人。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种们的意愿，把一种生物的某种 提取出来，加以提取出来，加以 ，然后放到另一种生物的细胞里，然后放到另一种生物的细胞里，改造生物的遗传性状改造生物的遗传性状。基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术基因基因修饰改造修饰改造定向地定向地第三十一页，讲稿共四十二页哦2、DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具“分子手术刀分子手术刀”“分子缝合针分子缝合针”“分子运输车分子运输车”限制（性核酸内切）酶限制（性核酸内切）酶DNA连接酶连接酶基因进入受体细胞的载体基因
15、进入受体细胞的载体第三十二页，讲稿共四十二页哦3、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶主要是从主要是从 的一种酶。的一种酶。识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种 ，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苷酸之间的的两个核苷酸之间的 断开。断开。形成两种末端形成两种末端原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端平末端第三十三页，讲稿共四十二页哦4、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类连接黏性末端连接黏性末端Ecoli DNA连接酶
16、连接酶T4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端第三十四页，讲稿共四十二页哦4、基因进入受体细胞的载体、基因进入受体细胞的载体通常有三种通常有三种:作为载体的条件：作为载体的条件：在进行基因工程操作中在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在真正被用作载体的质粒都是在 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天然质粒天然质粒人工改造人工改造的的能自我复制；有切割位点；能自我复制；有切割位点；有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离基础上进行过基础上进行过第三十五页，讲稿共四十二页哦小结基因工程基因工
17、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DNADNA分子的磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNADNA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.coliDNAE.coliDNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA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,大小适中大小适中对受体细胞对受体细胞无害无害能在宿主细胞中自能在宿主细胞中自我复制并稳定存在我复制并稳定存在具一个至多个限制酶切位点具一个至多个限制酶切位点具标记基因具标记基因质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒第三
18、十六页，讲稿共四十二页哦1.以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸酸序序列列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个个限限制酶切点，以便与外源基因连接制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连连接接酶酶使使黏黏性性末末段段的的碱碱基基之之间间形形成成氢氢键键C练习练习第三十七页，讲稿共四十二页哦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
19、 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD第三十八页，讲稿共四十二页哦ATGCATGC连接酶连接连接酶连接磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用过程：连接酶的作用过程：二、分子缝合针二、分子缝合针DNA连接酶连接酶第三十九页，讲稿共四十二页哦作用部位：作用部位：是磷酸二酯键是磷酸二酯键（扶手）（扶手）不是氢键不是氢键（梯子）（梯子）DNA连接酶连接酶将两条将两条DNA链连接起来的酶。链连接起来的酶。第四十页，讲稿共四十二页哦连接连接黏性黏性末端末端连接连接黏性黏性末端和末端和平平末端末端分类分类作用作用E.coli DNA连接酶连接酶连接酶种类：连接酶种类：T4DNA连接酶连接酶第四十一页，讲稿共四十二页哦感谢大家观看第四十二页，讲稿共四十二页哦