《DNA重组技术的基本工具课件-高二下学期生物人教版选修3.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DNA重组技术的基本工具课件-高二下学期生物人教版选修3.pptx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、选修选修3 3核心知识关系核心知识关系生态工程原理生态工程原理生生态态工工程实例程实例生态工程生态工程生态工程建设生态工程建设基因工程基因工程 的诞生的诞生蛋白质工程蛋白质工程基因工程应用基因工程应用基因工程的基因工程的原理及技术原理及技术基因工程基因工程现代生物科技专题现代生物科技专题植物的组织培养植物的组织培养动物细胞培养动物细胞培养体细胞克隆体细胞克隆细细胞胞融融合合与与单克隆抗体单克隆抗体细胞工程细胞工程转基因生物转基因生物 的安全性的安全性生物技术中生物技术中的伦理问题的伦理问题生物武器对生物武器对人类的威胁人类的威胁胚胎工程应用胚胎工程应用胚胎工程胚胎工程理论基础理论基础动物胚胎发
2、育动物胚胎发育胚胎干细胞移植胚胎干细胞移植胚胎工程胚胎工程能发光的水母培育出能发光的小鼠基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具核心目标素养：1.简单描述基因工程的概念及目的。2.说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。3.利用DNA重组技术的工具解答有关题目。一、基因工程的原理按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外体外DNADNA重组重组和和转基因转基因等技术，赋予等技术，赋予生物以生物以新的遗传特性新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品新的生物类型和生物产品，因此因此又叫做基因拼接技术或
3、又叫做基因拼接技术或DNADNA重组技术。重组技术。操作场所：。操作技术：DNA重组和 等技术。操作结果：赋予生物新的 ，创造出更符合人们需要的新的 和生物产品。操作水平：水平。操作原理：DNA重组生物体外生物体外转基因转基因新的遗传特性新的遗传特性生物类型生物类型DNADNA分子分子优点：优点：克服远源杂交不亲和的障碍，目的性强，育种周期短克服远源杂交不亲和的障碍，目的性强，育种周期短缺点：技术复杂，安全性问题多缺点：技术复杂，安全性问题多能合成人胰岛素的大肠杆菌基因工程诞生的理论基础基因拼接的理论基础(1)大多数生物的遗传物质是DNA。(2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(3)双
4、链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。外源基因在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)生物界共用一套遗传密码。相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质。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(含抗虫基因含抗虫基因)棉花植株棉花植株(有抗虫特性有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步
5、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)细胞细胞准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）DNA连接酶基因转移工具（“分子运输车”）运载体二、DNA重组技术的基本工具 限制性内切酶从哪里寻找？1、来源：原核生物2、种类：约4000种（一）、限制性核酸内切酶3.3.作用特点
6、：作用特点：.能能识别识别双链双链DNADNA的某种的某种特定核苷酸序列特定核苷酸序列.使每条链中使每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磷酸磷酸二酯键二酯键断开。断开。CGGCCGTATAATATGCGCGC A磷酸二酯键磷酸二酯键1234512345 GAG4.作用部位EcoRIEcoRI限制酶限制酶A AGT T CC T T A A GCTTA AGGAATTC识别识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开之间切开限制酶在他识别序列的中心轴线两侧将限制酶在他识别序列的中心轴线两侧将DNADNA的两条链分的两条链分别切开时，产生的是别切开时，产生的是粘性末
7、端粘性末端。5.作用结果：SmaC CCG G GG G G C C C识别识别CCCGGG序列，并在序列，并在G和和C之间切开之间切开C CCG G GG G GC C C限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNADNA两两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”来源：来源：主要从主要从原核生物原核生物中分离纯化出来。中分离纯化出来。种类：种类：已从近已从近300300种微生物中分离出种微生物中分离出40004000种种限制酶。限制酶。1.1.
8、能能识别识别双链双链DNADNA的某种的某种特定核苷酸序列特定核苷酸序列2.2.使每条链中使每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磷酸磷酸二酯键二酯键断开。断开。作用特点：作用特点：具有特异性具有特异性(专一性）专一性）形成两种末端形成两种末端黏性末端黏性末端平末端平末端作用作用结果：结果：作用作用部位部位：磷酸二酯键磷酸二酯键点石成金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？细菌的一种细菌的一种防御性工具防御性工具，当外源，当外源DNA侵入侵入时，会利用限制酶时，会利用限制酶将外源将外源DNA切割切割掉，以保
9、掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源主要起到切割外源DNA、使之失效使之失效，从而达，从而达到到保护自身保护自身的目的。的目的。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATT AATTCCCTAA ACGTGCTTAAAATTCCCATT GGGTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因会产生相同的黏性末端，并且相同的黏性末端可以连接，会产生相同的黏性末端，并且相同的黏性末端可以连接，切割两次才能够获取目的基因切割两次才能够获取目的基因如果把两种来源不同的如果把两
10、种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，用同一种限制酶来切割，会怎样呢？要切割几次才能够获取目的基因呢？会怎样呢？要切割几次才能够获取目的基因呢？类型EcoliEcoliDNADNA连接连接连接连接酶酶酶酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶来源来源来源来源功能功能功能功能大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体恢复恢复恢复恢复磷酸磷酸磷酸磷酸二酯键二酯键二酯键二酯键只能连接只能连接只能连接只能连接黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端能连接能连接能连接能连接黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端和和和和平末端平末端平末端平末端(效率较低效率较低效率较低效率较低)相
11、同点相同点相同点相同点差别差别差别差别（二）（二）、DNA 连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”（1 1）作用：作用：把切下来的DNA片段拼接成新的DNA。（2）类型：两两DNADNA片段要具有片段要具有互补（相同）的黏性末端互补（相同）的黏性末端才能才能拼起来拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶还可把还可把平末端之间的缝隙平末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，但效率较低起来，但效率较低DNADNA连接酶与连接酶与DNADN
12、A聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？A A T T GA A T T GC CA AA AT TT TA AA AT TT TDNA聚合聚合酶酶DNA聚合聚合酶酶DNA聚合聚合酶酶DNA聚合聚合酶酶DNA聚合聚合酶酶DNA聚合酶的作用聚合酶的作用2.2.载体需要的条件：载体需要的条件：有一个至多个限制酶切点有一个至多个限制酶切点对受体细胞无害对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中进行自我复制、表导入基因能在受体细胞中进行自我复制、表达达有特殊的标记基因，供重组有特殊的标记基因，供重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择3.3.常用载体种类：常用载体种类：假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能
13、转假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？录，转基因生物能有预想的效果吗？霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？子运输车吗？作为分子运输车作为分子运输车载体，如果没有切割位点将载体，如果没有切割位点将会怎样？会怎样？目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？1.功能：功能：将将目的基因目的基因转移到宿主细胞内转移到宿主细胞内在宿主细胞内对目的基因进行大量复制在宿主细胞内对目的基因进行大量复制(三三)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”
14、质粒质粒噬菌体衍生物噬菌体衍生物某些动植物某些动植物DNADNA病毒病毒将目的基因导入动植物等受体细胞将目的基因导入大肠杆菌等受体细胞目的基因插入位点氨苄青霉素抗性基因复制原点 细菌拟核外细菌拟核外细菌拟核外细菌拟核外能自主复能自主复能自主复能自主复制制制制的小型环状的小型环状的小型环状的小型环状DNADNADNADNA分子。分子。分子。分子。存在于存在于存在于存在于原核细胞原核细胞原核细胞原核细胞以及以及以及以及酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌等生物中。等生物中。等生物中。等生物中。最常用的运载体最常用的运载体最常用的运载体最常用的运载体本质：本质：本质：本质：质粒质粒质粒质粒分布：分布：分布：分布
15、：最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌的质粒的质粒的质粒的质粒。注意：在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，注意：在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的人工改造的。与DNA相关的五种酶的比较名称作用部位作用结果限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两
16、条长链限制酶磷酸二酯键DNA连接酶磷酸二酯键 种类：E.coliDNA连接酶载体作为载体的条件有一个至多个限制酶切割位点；对受体细胞无害；能自我复制或能整合到宿主DNA上。有特殊的标记基因；质粒、噬菌体衍生物、动植物DNA病毒基基因因工工程程的的基基本本工工具具、T4 DNA连接酶种类:来源：主要来源于原核生物特点：作用部位：具有专一性结果：形成黏性末端或平末端把两条双链DNA片段拼接起来点石成金作用：连接部位：(1)限制酶只能用于切割目的基因。()(2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。()(3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。()(4)Ecoli D
17、NA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。()(6)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。()(7)每个重组质粒至少含一个限制酶识别位点。()(8)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。()巩固练习：巩固练习：一、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，通过体外 和 等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出符合人们需要的新的 和 。又叫做DNA的重组技术。二、DNA重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”(1)主要来源：从_生物中分离出来的。(2)特点：能够识别DNA特定的核苷酸
18、序列切开 DNADNA重组重组转基因转基因生物类型生物类型生物产品生物产品原核原核两个 之间的 。(3)DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式:和 。2.DNA连接酶“分子缝合针”(1)作用:将双链DNA片段 起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。(2)种类:Ecoli DNA连接酶:只能缝合DNA的_ T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的 _ ,又可缝合双链DNA的_。核苷酸核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端平末端缝合缝合磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端 3.基因进入受体细胞的载体-”分子运输车”(1)载体的种类 质粒:是一
19、种裸露的,结构简单,独立于细菌染色体之外,并具有自我_能力的双链_ DNA 分子;的衍生物;_。(2)载体的特点 能够在细胞内_;有一个或多个_切割位点,便于供源DNA的插入.具有_基因,供重组DNA的鉴定和选择.复制复制环状环状噬菌体噬菌体动植物病毒动植物病毒自我复制自我复制限制酶限制酶标记标记练一练练一练1.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、限制酶是一种酶，只能识别GAATTC碱基序列C、E.coli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端D、不是所有质粒都可作为载体B2.2.基因工程中，切割运载体和含有基因工程中，切割运载体和含有目的基因的目的基因的DNADNA片段，需使用（片段，需使用（）A.A.同种限制酶同种限制酶 B.B.两种限制酶两种限制酶C.C.同种连接酶同种连接酶 D.D.两种连接酶两种连接酶A3.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序为 。4.不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNAD