DNA重組技術(shù)的基本工具(PPT47頁(yè))

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,專(zhuān)題,1.,基因工程,基因工程的概念,1.1,基因工程的基本工具,1.2,基因工程的基本操作程序,基因工程的發(fā)展史,1.3,基因工程的應(yīng)用,1.4,蛋白質(zhì)工程的崛起,你還記,得,得我們,嗎,嗎？,氫鍵,磷酸二,酯,酯鍵,DNA,聚合酶,別名：,操作環(huán),境,境：,原理：,操作水,平,平：,結(jié)果：,基因工,程,程是指,按,按照人,們,們的愿,望,望，進(jìn),行,行嚴(yán)格,的,的設(shè)計(jì),，,，并通,過(guò),過(guò)體外,DNA,重組和,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)基

2、因,等,等技術(shù),，,，賦予,生,生物以,新,新的遺,傳,傳特性,，,，從而,創(chuàng),創(chuàng)造出,更,更符合,人,人們需,要,要的新,的,的生物,類(lèi),類(lèi)型和,生,生物產(chǎn),品,品。由,于,于基因,工,工程是,在,在,DNA,分子水,平,平上進(jìn)行設(shè),計(jì),計(jì)和施,工,工的，,因,因此又叫做,DNA,重組技,術(shù),術(shù)或基,因,因拼接,技,技術(shù)。,基因拼,接,接技術(shù),或,或,DNA,重組技,術(shù),術(shù),生物體,外,外,基因重,組,組,DNA,分子水,平,平,定向地改造,生,生物的,遺,遺傳性,狀,狀，獲,得,得人類(lèi),所,所需要,的,的品種,。,。,基因工,程,程的概,念,念：,基因工,程,程的產(chǎn),物,物,普通棉,花,花

3、,抗,抗蟲(chóng),棉,棉,基因工,程,程培育,抗,抗蟲(chóng)棉,的,的簡(jiǎn)要,過(guò),過(guò)程：,普通棉,花,花,(,無(wú)抗蟲(chóng),基,基因,),蘇云金,芽,芽孢桿,菌,菌,提取,抗蟲(chóng)基,因,因,與運(yùn)載,體,體,DNA,拼接,導(dǎo)入,棉花細(xì),胞,胞,(,含抗蟲(chóng),基,基因,),轉(zhuǎn)基因,棉,棉花植,株,株,1.1,、,DNA,重組技,術(shù),術(shù)的基本,工,工具,“,分子手,術(shù),術(shù)刀”,-,“,分子縫,合,合針”,-,“,分子運(yùn),輸,輸車(chē)”,-,限制性,核,核酸內(nèi),切,切酶,DNA,連接酶,運(yùn)載體,1,、,簡(jiǎn)稱(chēng)：,2,、分布,：,：,一、限,制,制性核,酸,酸內(nèi)切,酶,酶,“,分子手,術(shù),術(shù)刀”,主要在原核生,物,物中,限制酶,尋根

4、問(wèn),底,底,(P4),你能推,測(cè),測(cè)限制,酶,酶存在,于,于原核,生,生物中,的,的作用,是,是是什,么,么嗎？,原核生物易受,自,自然界外源,DNA,的入侵，但生物在長(zhǎng),期,期的進(jìn)化過(guò)程,中,中形成了一套,完,完善的防御機(jī),制,制，以防止外,來(lái),來(lái)病原物的侵,害,害。限制酶就是細(xì)菌的一,種,種防御性工具，當(dāng)外源,DNA,侵入時(shí)，會(huì)利,用,用限制酶將外源,DNA,切割掉，以保證自,身,身的安全。所,以,以，限制酶在,原,原核生物中主,要,要起到,切割外源,DNA,、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的,。,限制酶在原核,生,生物中的作用,3,、特點(diǎn),:,一、限制性核,酸,酸內(nèi)切酶,“,分子手術(shù)刀”

5、,識(shí)別特定核苷,酸,酸列,特定位點(diǎn)切割,（專(zhuān)一性）,斷裂：,磷酸二酯鍵,限制酶的識(shí)別,特,特點(diǎn),以中軸線雙側(cè),的,的,DNA,上堿基呈反向,對(duì),對(duì)稱(chēng)，重復(fù)排,列,列,如：,GAATTCCCCGGG,CTTAAGGGGCCC,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,中心軸線兩側(cè),切,切開(kāi),什么叫黏性末,端,端？,被限制酶切開(kāi),的,的,DNA,兩條單鏈的切,口,口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，它們之間正,好,好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口,叫,叫黏性末端。,Sma,平末端,平,平末端,中心軸線處切,開(kāi),開(kāi),作用：,結(jié)果：,一、限制性核,酸,酸內(nèi)切酶,“,分子手術(shù)刀”,切割,DNA,產(chǎn)生黏性未端,和,和平末

6、端,3,、特點(diǎn),:,4,、作用：,5,、結(jié)果：,1,、簡(jiǎn)稱(chēng)：,2,、分布：,工具,1,：限制性核酸,內(nèi),內(nèi)切酶,主要在原核生物中,限制酶,識(shí)別特定核苷,酸,酸列,切割特定切點(diǎn),（專(zhuān)一性）,切割,DNA,產(chǎn)生黏性未端,或,或平末端,小結(jié),要想獲得某個(gè),特,特定性狀的基,因,因必須要用限,制,制酶切幾個(gè)切,口,口？可產(chǎn)生幾,個(gè),個(gè)黏性,(,平,),末端？,要切兩個(gè)切口,，,，產(chǎn)生四個(gè)黏,性,性,(,平,),末端。,如果把兩種來(lái),源,源不同的,DNA,用同一種限制,酶,酶來(lái)切割，會(huì),怎,怎樣呢？,會(huì)產(chǎn)生相同的黏性,(,平,),末端，然后讓兩者,的,的黏性,(,平,),末端黏合起來(lái)，就似乎,可,可以合

7、成重組,的,的,DNA,分子了。,思考,?,Go back,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,EcoR,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,不同來(lái)源的,DNA,片段混合,將不同種來(lái)源,的,的,DNA,片段連接起來(lái),生物,A,基因片段,生物,B,基因片段,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,酶切,思考與探究,P7,2,、為什么限制,酶,酶不剪切細(xì)菌,本,本身的,DNA,？,通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn),化,化，含有某種,限,限制酶的細(xì)胞,，,，其,DNA,分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過(guò)甲,基,基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，

8、使限制酶不能將,其,其切開(kāi)。這樣，盡管,細(xì),細(xì)菌中含有某,種,種限制酶也不,會(huì),會(huì)使自身的,DNA,被切斷，并且,可,可以防止外源,DNA,的入侵。,1,、作用,:,把,DNA,片段拼接成新的,DNA,，,2,、作用原理：,催化磷酸二酯鍵形成,不是氫鍵,二、,DNA,連接酶,“,分子縫合針,”,可把黏性末端,之,之間的縫隙“縫合”起來(lái)，,即恢復(fù)被限制酶,切,切開(kāi)的兩個(gè)核,苷,苷酸之間的磷,酸,酸二酯鍵,T,4,DNA,連接酶,3,、類(lèi)型：,類(lèi)型,E,coli,DNA,連,接,接,酶,酶,T,4,DNA,連,接,接,酶,酶,來(lái),源,源,功,能,能,大,腸,腸,桿,桿,菌,菌,T,4,噬,菌,菌,

9、體,體,只,能,能,連,連,接,接黏,性,性,末,末,端,端,能,連,連,接,接黏,性,性,末,末,端,端和平,末,末,端,端,DNA,聚合酶,DNA,連接酶,用途,尋,根,根,問(wèn),問(wèn),底,底,(P6),DNA,連,接,接,酶,酶,與,與,DNA,聚,合,合,酶,酶,是,是,一,一,回,回,事,事,嗎,嗎,?,為,什,什,么,么,?,將單,個(gè),個(gè),核,核,苷,苷,酸,酸連,接,接,到,到,已,已,有,有,的,的,核,核,酸,酸,片,片,段,段,上,上,，,，,形,形,成,成,磷,磷,酸,酸,二,二,酯,酯,鍵,鍵,在兩,個(gè),個(gè),DNA,片,段,段,之,之,間,間形,成,成,磷,磷,酸,酸,二,

10、二,酯,酯,鍵,鍵,作,用,用,對(duì),象,象,DNA,復(fù),制,制,基,因,因,重,重,租,租,4,、,DNA,連,接,接,酶,酶,與,與,DNA,聚,合,合,酶,酶,比,比,較,較,3,、,類(lèi),型,型,E,coli,DNA,連,接,接,酶,酶,來(lái),源,源,：,：,大,大,腸,腸,桿,桿,菌,菌,作,用,用,特,特,點(diǎn),點(diǎn),：,：,只,只,連,連,接,接黏,性,性,末,末,端,端,T,4,DNA,連,接,接,酶,酶,來(lái),源,源,：,：,T,4,噬,菌,菌,體,體,作,用,用,特,特,點(diǎn),點(diǎn),：,：,連,連,接,接黏性末端和平末,端,端,2,、作用原理：,催化磷酸二酯鍵形成,1,、作用,:,：,工具

11、,2,：,DNA,連接酶,把,DNA,片段拼接成新的,DNA,，,4,、,DNA,連接酶與,DNA,聚合酶比較,小結(jié),P7.,思考與討論：限制酶在,DNA,的任何部位都能,將,將,DNA,切開(kāi)嗎？以下是,四,四種不同限制酶,切,切割形成的,DNA,片段,:,你是否能用,DNA,連接酶將它們連,接,接起來(lái)？,CTGCA,G,AC,TG,CG,GC,G,CTTAA,G,ACGTC,GC,CG,GT,CA,AATTC,G,和,能連接形成,AC,TG,GT,CA,和,能連接形成,G,CTTAA,AATTC,G,CG,GC,GC,CG,和,能連接形成,和,能連接形成,CTGCA,G,G,ACGTC,反向

12、對(duì)稱(chēng),4,、,DNA,連接酶有連接單,鏈,鏈,DNA,的本領(lǐng)嗎？,迄今為止，所發(fā),現(xiàn),現(xiàn)的,DNA,連接酶都不具有連接單鏈,DNA,的能力，至于原,因,因，現(xiàn)在還不清,楚,楚，也許將來(lái)會(huì),發(fā),發(fā)現(xiàn)可以連接單,鏈,鏈,DNA,的酶。,思考與探究,P7,1,、,載體必須具備的,條,條件：,能夠在宿主細(xì)胞,中,中復(fù)制,或整合到受體細(xì),胞,胞的染色體,DNA,上復(fù)制,具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與,外源基因連接,具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選,。,。,對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害,三、基因進(jìn)入受,體,體細(xì)胞的載體,“,分子運(yùn)輸車(chē)”,2,、常用的載體：,質(zhì)粒（最常用,),噬菌體的衍生物,，,，,動(dòng)植物病毒等,能復(fù)制并

13、帶著插入的目,的,的基因一起復(fù)制,有切割位點(diǎn),有標(biāo)記基因,3,、質(zhì)粒,本質(zhì)：小型,環(huán)狀,DNA,分子。,分布：許多細(xì)菌,工具,3,：運(yùn)載體,1,、需要的條件,：,有,1,多個(gè)限制酶切點(diǎn),能在受體細(xì)胞中,自,自我復(fù)制，或整,合,合到受體細(xì)胞的,染,染色體,DNA,上復(fù)制,有某些標(biāo)記基因,，,，便于篩選,對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害,2,、常用運(yùn)載體,：,質(zhì)粒、,噬菌體的衍生物,或某些動(dòng)植物病,毒,毒,3,、質(zhì)粒,小結(jié),3,、天然的,DNA,分子可以直接用,做,做基因工程載體,嗎,嗎？為什么？,不可以，作為基,因,因工程使用的載,體,體必需滿足一定,條,條件,且,都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工,程,程操作。,

14、思考與探究,P7,1,、在基因工程中,，,，切割運(yùn)載體和,含,含有目的基因的,DNA,片段，需使用（,）,）,同種限制酶,B.,兩種限制酶,同種連接酶,D.,兩種連接酶,反饋練習(xí)：,2,、不屬于質(zhì)粒被,選,選為基因運(yùn)載體,的,的理由是,A,、能復(fù)制,（,（,）,）,B,、有多個(gè)限制酶,切,切點(diǎn),C,、具有標(biāo)記基因,D,、它是環(huán)狀,DNA,D,3,、下列不適合用于基因工程的運(yùn)載體,是（）,A,、質(zhì)粒,B,、噬菌體,C,、細(xì)菌,D,、病毒,選我,C,4,、下列說(shuō)法正確,的,的是,：（,）,）,A,、限制酶的切口,一,一定是,GAATTC,堿基序列,B,、質(zhì)粒是基因工,程,程中唯一的運(yùn)載,體,體,C

15、,、重組技術(shù)所用,的,的工具酶是限制,酶,酶、,連接酶、運(yùn)載體,D,、利用運(yùn)載體在,宿,宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目,的,的基因,進(jìn)行大,量,量復(fù)制,的,的過(guò)程,可,可稱(chēng)為,“,“克隆,”,”,選我,D,審題,5,、以下,是,是兩種,限,限制酶,切,切割后,形,形成的,DNA,片段，,試,試分析,：,：,GC,AATTC,GC,CTTAA,CG,G,CG,G,(1),其中,和是由一,種,種限制,酶,酶切割,形,形成的末端，,兩,兩者要,重,重組成,一,一個(gè),DNA,分子，,所,所用,DNA,連接酶,通,通常是。,（,2,）和是由另,一,一種限,制,制酶切,割,割形成,的,的末端，,兩,兩者要,形,形成重,組

16、,組,DNA,片段，,所,所用的,連,連接酶,通,通常是。,反饋練,習(xí),習(xí)：,再見(jiàn),1.1944,年艾弗,里,里,(O.Avery),等進(jìn)行,了,了肺炎,雙,雙球菌,體,體外轉(zhuǎn),化,化實(shí)驗(yàn),證明了,DNA,是生物,的,的遺傳,物,物質(zhì),并且證,明,明了,DNA,可以從,一,一種生,物,物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一,種,種生物,個(gè),個(gè)體,成為基,因,因工程,的,的先導(dǎo),基礎(chǔ)理,論,論和技,術(shù),術(shù)發(fā)展,催,催生了,基,基因工,程,程,科技探,索,索之路,20,世紀(jì)中,葉,葉，基,礎(chǔ),礎(chǔ)理論,取,取得了,重,重大突,破,破,2.1953,年沃森和,克,克里克,建,建立了,雙,雙螺旋,結(jié),結(jié)構(gòu)模,型,型,使生物,學(xué),學(xué)進(jìn)入分子水,平,平,。,1958,年梅塞,爾,爾松和,斯,斯塔爾,以大腸,桿,桿菌為,實(shí),實(shí)驗(yàn)材,料,料,運(yùn)用同,位,位素示,蹤,蹤技術(shù),用實(shí)驗(yàn)證明了,DNA,的復(fù)制,是,是以半,保,保留方,式,式進(jìn)行,的,的,.,1957,年克里,克,克提出中,心,心法則,的,的確立,3.1963,年尼,倫,倫伯,格,格和,馬,馬太,做,做蛋,白,白質(zhì),體,體外,合,合成,實(shí),實(shí)驗(yàn),破譯編碼,氨,氨基,酸