单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程,专题1,基因工程专题1,1,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切,拼接,导入,表达,基因工程是指,按照人们的愿望,，进行严格的设计，并通过,体外,DNA重组和转基因等技术，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,和,生物产品,。由于基因工程是在,DNA分子水平,上进行设计和施工的，因此又叫做,DNA重组技术,。,基因工程的概念,基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程DNA重组技术,2,问题探讨：,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。,让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。,想一想,需要做哪些关键工作？,苏云金芽孢杆菌,毒蛋白,普通棉花抗虫棉,问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。,3,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,“分子手术刀”,限制性核酸内切酶,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,抗虫基因与棉花DNA“缝合”,关键步骤三：,抗虫基因进入棉花细胞,“分子缝合针”,DNA连接酶,“分子运输车”基因进入受体细胞的,载体,1.1、DNA重组技术的基本工具,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”限,4,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,1.,主要来源：,种类与命名：,作用特点：,4.,限制酶识别序列,5.,作用结果：,识别双链DNA分子的某种,特定,核苷酸序列，并且使每条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,主要从原核生物中分离纯化,产生黏性末端或平末端,Go on,大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”1.主要来源：,5,寻根问底,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,原核生物易受自然界外源DNA的入侵,，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。,限制酶,就是细菌的一种,防御性工具,，当外源DNA侵入时，会利用限制酶,将外源DNA切割,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DNA、,使之失效,，从而达到,保护自身,的目的。,Go back,寻根问底你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？,6,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,co,R,S,ma,粘质沙雷氏杆菌,（,Serratia,marcesens,）,大肠杆菌,（,Escherichia,coli,R,）,Go back,练习：流感嗜血杆菌的d菌株(Haemophilus influenzae d)中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:,Hin,d、,Hin,d和,Hin,d,种类与命名：现在已经从约300种微生物中分,7,限制酶,DNA解旋酶,区别,限制性内切酶与DNA解旋酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将DNA两条链的氢键打开形成两条单链,限制酶,DNA水解酶,区别,限制性内切酶与DNA水解酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的DNA.,切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。,Go back,限制酶DNA解旋酶区别限制性内切酶与DNA解旋酶的区别切割特,8,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,EcoR黏性末端黏性末端Go back,9,EcoR,黏性末端,黏性末端,重复演示,Go back,EcoR黏性末端黏性末端重复演示Go back,10,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个,伸出的核苷酸,，它们之间正好,互补配对,，这样的切口叫,黏性末端,。,什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链,11,Sma,平末端平末端,Sma平末端平末端,12,1、要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？,要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。,2、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，产生的末端会是什么关系？,会产生,相同的黏性(平)末端,思考?,3、不同限制酶切割形成的粘性末端能发生黏合吗？借助什么方式来完成黏合？,能，前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互补，通过碱基互补配对形成氢键的方式来完成黏合。,1、要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产,13,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,EcoR,G,AATTC,CTTAA,G,G,AATTC,CTTAA,G,不同来源的DNA片段混合,将不同种来源的DNA片段连接起来,生物A基因片段,生物B基因片段,GAATTC,CTTAAG,酶切,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,GAATTC,CTTAAG,同一种,GAATTCGAATTCEcoRGAA,14,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,区别1,区别2,相同点,寻根问底,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将,单个核苷酸,连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成,磷酸二酯键,1)在,两个DNA片段之间,形成磷酸二酯键,2)以,一条DNA链为模板,，,将,单个核苷酸,通过磷酸二酯键,连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的,两个缺口同时连接,起来，,不需要模板,DNA聚合酶DNA连接酶相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚,15,可把黏性末端之间的,缝隙“缝合”,起来，,Ecoli DNA连接酶或T,4,DNA连接酶,即,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，Eco,16,T,4,DNA连接酶,还可把,平末端之间的缝隙“缝合”,起来，但效率较低,T,4,DNA连接酶,T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效,17,二、“分子缝合针”DNA连接酶,作用:,把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将,脱氧核糖和磷酸,连接起来.,作用原理：,催化磷酸二酯键形成,二、“分子缝合针”DNA连接酶作用:,18,类型：,类型,Ecoli,DNA连接酶,T,4,DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T,4,噬菌体,恢复,磷酸,二酯键,只能连接,黏性末端,能连接,黏性末端,和,平末端,(效率较低),相同点,差别,类型：类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能,19,三、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体,载体需要的条件：,有1,多个限制酶切点,对受体细胞无害,导入基因,能在受体细胞中复制、表达,有某些标记基因，便于鉴定和筛选,(5)要大小适宜,常用运载体：,细菌的质粒、酵母菌（真核）的质粒,噬菌体衍生物,或某些动植物病毒,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？,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,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？,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,三、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体载体需要的条,20,常用的载体：质粒,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,常用的载体：质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点,21,DNA重组的基本工具课件,22,思考与探究 P7（2）,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者,不具备,这种限制酶的,识别切割序列,；或者通过甲基化酶,将甲基转移,到所,识别序列,的碱基上，使,限制酶不能将其切开,。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。,思考与探究 P7（2）为什么限制酶不剪切细菌本身的DN,23,3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？,提示：,基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。,是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？,不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：,思考与探究 P7,3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示,24,1）载体DNA必需有,一个或多个限制酶,的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是,在质粒本身需要的基因片段之外,，这样才不至于因目的基因的插入而失活。,2）载体DNA必需具备,自我复制的能力,，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的,复制而同步复制,。,3）载体DNA必需,带有标记基因,，以便重组后进行重组子的筛选。,4）载体DNA必需,是安全的,，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。,5）载体DNA分子,大小应适合,，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。,实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。,1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基,25,4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？,迄今为止，所发现的DNA连接酶都,不具有,连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。,思考与探究 P7,4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？迄今为,26,1,.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）,同种限制酶 B.两种限制酶,同种连接酶 D.两种连接酶,A,课堂练习,1.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使,27,2.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DNA,D,课堂练习,2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是D课堂练习,28,3.以下说法正确的是 （）,A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,B、质粒是基因工程中唯一的运载体,C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,D、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,课堂练习,3.以下说法正确的是,29,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,达尔文,提出,生物进化论,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论达尔,30,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,孟德尔,提出基因的,分离定律,和,自由组合定律,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论孟德,31,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,摩尔根,证明,基因在染色体上,，并提出基因的,连锁互换定律,。,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论,32,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,艾弗里,证明,DNA是遗传物质,，DNA可从一种生物个体,转移,到另一种生物个体。,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论,33,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,沃森,、,克里克,提出DNA的,双螺旋结构,模型。,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论,34,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,梅塞尔松,、,斯塔尔,证明DNA的,半保留复制,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论梅塞,35,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,克里克,等提出,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,转录,翻译,逆转录,复制,基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论克里,36,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后