人教版生物选修3专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具 ppt课件.ppt

1.1 DNA重组技术的基本工具,专题1 基因工程,什么叫基因工程？,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。,（一）基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切,拼接,导入,表达,基因重组,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,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：,抗虫基因与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：,“分子手术刀”限制性核酸内切酶“分子缝合针”DNA连接酶“分子运输车”载体,1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”,（二）DNA重组技术的基本工具,结果：,形成两种末端,识别双链DNA 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的磷酸二酯键断开。,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,约4000种。,来源：,种类：,作用：,限制酶切割DNA后形成的末端黏性末端、平末端是如何形成的？,重播,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,切割部位一般都具有反向重复序列。,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？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端,2.DNA连接酶“分子缝合针”,连接部位：结 果：,切断的DNA片段要与运载体的DNA连接，你觉得可以用什么酶？,磷酸二酯键两个相同的黏性末端连接,限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？,EcoliDNA连接酶：连接黏性末端,T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端,DNA连接酶和DNA聚合酶有何相同点和不同点？,双链,单链,在两DNA片段之间形成磷酸二酯键,将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键,载体需要的条件：有一个至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，便于筛选(5)结构简单，大小适中。常用载体种类：质粒 噬菌体衍生物 某些动植物病毒,(三)“分子运输车”基因进入受体细胞的载体,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？,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？,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,常用载体：质粒,注意：真正用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。,质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,小结,限制酶,主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键,DNA连接酶,连接磷酸二酯键,种类,EcoliDNA连接酶T4 DNA连接酶,运载工具,具备的条件,结构简单，大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个多个限制酶切位点具标记基因,质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒,双基练习：,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特定的核苷酸序列切开,DNA重组,转基因,生物类型,生物产品,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,磷酸二酯键,黏性末端,平末端,缝合,磷酸二酯键,黏性末端,黏性末端,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,环状,噬菌体,动植物病毒,自我复制,限制酶,标记,练习,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,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,练习,3)基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达,C,练习,限制酶在原核生物中的作用,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，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。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。,