人教版高中生物选修三专题一第1节-DNA重组技术的基本工具-课件(共64张PPT).ppt

1、设想一设想一 能否培养出具有抗虫能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？性状的抗虫棉呢？ 胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药是治疗糖尿病的特效药, ,长期以来长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。低成本高。 而微生物生长迅速，容易控制。于是科学而微生物生长迅速，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家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量物体内，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，使药品价问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。格大幅下降。设想设想二二 这些定向改造基因的设想

2、能实现吗？基因工程基因工程基因工程的概念：基因工程的概念： 基因工程是指按照人们的愿望，进基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过行严格的设计，并通过体外体外DNA重重组和转基因等技术，赋予生物以新的组和转基因等技术，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。由于要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在基因工程是在DNA分子水平上分子水平上进行进行设计和施工的，因此又叫做设计和施工的，因此又叫做DNA重重组技术组技术或或基因拼接技术。基因拼接技术。定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品

3、种。获得人类所需要的品种。 1 .1、DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具“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DNADNA连接酶连接酶载体载体专一性，专一性，特定特定的核苷酸序列的核苷酸序列粘性末端粘性末端平末端平末端切割切割DNA限制酶的识别特点限制酶的识别特点 以中轴线双侧的以中轴线双侧的DNA上碱基呈上碱基呈反向对称反向对称， 重复排列重复排列 如：如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCCG A A T T CC T T A A GC C C G G GG G G C C CA

4、 A G C T TT T C G A A中轴线中轴线（专一性）（专一性）EcoR（在（在G与与A之间切割）之间切割）Sma（在（在G与与C之间切割）之间切割）Hind （在（在A与与A之间切割）之间切割） 大肠杆菌的一种限制酶（大肠杆菌的一种限制酶（EcoREcoR)能识别能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间之间切开形成黏性末端。切开形成黏性末端。 SmaSma能识别能识别CCCGGGCCCGGG序列，并序列，并在在C C和和G G之间切割形成平末端之间切割形成平末端 。黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端 3、特点、特点: 4、作用：、作用： 5、结果：、结果

5、：1、简称：、简称：2、分布：、分布：工具工具1：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶主要在主要在原核生物原核生物中中识别特定核苷酸列识别特定核苷酸列,切割特定切点切割特定切点（专一性）（专一性）产生黏性未端或平末端产生黏性未端或平末端基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割 二、二、 “分子缝合针分子缝合针” DNA连接连接酶酶 作用作用

6、把把2个个DNA片段末端之间的片段末端之间的 缝隙缝隙“缝合缝合”起来。起来。G A A T T C C T T A A G 即脱氧核糖、即脱氧核糖、磷酸基之间的连接磷酸基之间的连接 GP AP 限制酶切割后有两种不同的结果，一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，所用恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否连接酶是否一样呢？一样呢？DNA连接酶的种类：连接酶的种类：E.coliDNAE.coliDNA连接酶：连接酶：只连接黏性末端只连接黏性末端T T4 4DNADNA连接酶：连接酶：连接黏性末端和平末端连接黏性

7、末端和平末端DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶用途用途 将将单个核苷酸单个核苷酸连接到连接到已有的核酸片段上，已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键在在两个两个DNADNA片段片段之间之间形成磷酸二酯形成磷酸二酯键键作用作用 对象对象DNA复制复制链条数链条数 单链单链双链双链3、类型类型Ecoli DNA 连接酶连接酶 来源：大肠杆菌来源：大肠杆菌作用特点：只连接作用特点：只连接黏性末端黏性末端 T4DNA 连接酶连接酶 来源：来源：T4噬菌体噬菌体作用特点：连接作用特点：连接黏性末端和平末端黏性末端和平末端 催化催化磷酸二酯键磷酸二酯键形成形成工具工具2： DNA连接

8、酶连接酶 例例.限制酶在限制酶在DNA的任何部位都能将的任何部位都能将DNA切开吗？切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段片段:你是否能用你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？连接酶将它们连接起来？ CTGCA G ACTG CG GC G CTTAA G ACGTC GCCG GT CA AATTCG 和和能连接形成能连接形成ACTGGT CA 和和能连接形成能连接形成G CTTAA AATTCG CG GC GCCG 和和能连接形成能连接形成和和能连接形成能连接形成CTGCA G G ACGTC 反向对称反向对称 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在

9、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内去！到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受能将外源基因送入受体细胞的工具体细胞的工具就是就是载体载体。基因工程的载体来源基因工程的载体来源：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？作用：作用：将重组基因导入受体细胞将重组基因导入受体细胞 三、三、 “分子运输车分子运输车” ” 基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 载体必须具备的条件：载体必须具备的条件：能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制并稳定地保存复制并稳定地保存；具有一至多

10、个具有一至多个限制酶切点限制酶切点，以便与，以便与 外源基因连接外源基因连接具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行筛选。，便于进行筛选。对受体细胞对受体细胞无害无害 质粒，质粒， 噬菌体的衍生物，噬菌体的衍生物， 动植物病毒等动植物病毒等环状环状DNADNA分子分子。质粒的特点：质粒的特点：1 1、细胞染色体（或拟核、细胞染色体（或拟核DNADNA分子）外能分子）外能自主复制的自主复制的小型环状小型环状DNADNA分子；分子；2 2、质粒的存在对宿主细胞、质粒的存在对宿主细胞无影响无影响；3 3、质粒的复制只能在、质粒的复制只能在宿主细胞内宿主细胞内完成。完成。1 1、能自我复制、能自我复

11、制2 2、具有一个或多个限制酶切点、具有一个或多个限制酶切点3 3、具有遗传标记基因、具有遗传标记基因4 4、对受体细胞无害、易分离、对受体细胞无害、易分离5 5、大小适合，便于操作、大小适合，便于操作质粒作为运载体的条件质粒作为运载体的条件： 在进行基因工程操作中在进行基因工程操作中,真正被用作载真正被用作载体的质粒都是在体的质粒都是在天然质粒的基础上天然质粒的基础上进行过进行过人工改造人工改造的。的。工具工具3 3：运载体：运载体1 1、需要的条件、需要的条件：有1多个限制酶切点能在受体细胞中自我复制，或整合到受体细胞的 染色体DNA上复制有某些标记基因，便于筛选 对受体细胞无害2 2、常

12、用运载体、常用运载体： 质粒、噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物或某些动植物病毒3、质粒：环状环状DNA分子。分子。 原核生物很容易受到自然界中外源原核生物很容易受到自然界中外源DNADNA的入侵，的入侵，但是长期的进化过程中，这些原核生物却没有因为但是长期的进化过程中，这些原核生物却没有因为外源外源DNADNA的入侵而灭绝。的入侵而灭绝。 根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的原因吗？原因吗？ 原核生物细胞中的原核生物细胞中的限制酶会将外源限制酶会将外源DNADNA切割掉切割掉，使之失效，以保证自身的安全，使之失效，以保证自身的安全，但但是不会切割自身的是

13、不会切割自身的DNADNA，这是原核生物在长，这是原核生物在长期进化过程中形成的一套防御机制。期进化过程中形成的一套防御机制。寻根问底寻根问底：本课知识回顾本课知识回顾 基因工程又叫做基因工程又叫做 或或 。通俗地说，就。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物是按照人们的意愿，把一种生物的某种的某种 提取出来，加提取出来，加以以 ， 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

14、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进入受体细胞的载体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粘性末端粘性末端平末端平末端1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：连接黏性末端连接黏性末端Ecoli DNA连接酶连接酶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真正被用作载体的质粒都是在在 质粒质粒噬

15、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 2和7能连接形成ACGT TGCA； 4和8能连接形成GAATTC CTTAAG； 3和6能连接形成GCGC CGCG； 1和5能连接形成CTGCAG GACGTC。教材教材P7思考与探究思考与探究11、在基因工程中，切割运载体和含有、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的目的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同种限制酶同种限制酶 B. B. 两种限制

16、酶两种限制酶C. 同种连接酶同种连接酶 D. D. 两种连接酶两种连接酶反馈练习：反馈练习： 3 3、下列不适合用于基因工程的运载体、下列不适合用于基因工程的运载体是（是（ ） A A、质粒、质粒 B B、噬菌体、噬菌体 C C、细菌、细菌 D D、病毒、病毒4、下列说法正确的是、下列说法正确的是：（：（ ） A、限制酶的切口一定是、限制酶的切口一定是GAATTC碱基碱基序列序列 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、重组技术所用的工具酶是限制酶、重组技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶、运载体连接酶、运载体 D、利用运载体在宿主细胞内对目的基、利用运载体在宿主细胞

17、内对目的基因进行大量复制的过程可称为因进行大量复制的过程可称为“克隆克隆”6 6、关于限制酶的说法中，正确的（、关于限制酶的说法中，正确的（ ）A A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTCGAATTC碱基碱基序列序列B B、EcoRIEcoRI切割的是切割的是G GA A之间的氢键之间的氢键C C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNADNA分子，只分子，只切割外源切割外源DNADNAD D限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中7. （多选）（多选）BD8.下列四条下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的分子，彼此间具有粘性末端的一组是（一组是（ ） A B C D9、以下是两种限制酶切割后形成的、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：片段，试分析：GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中其中和和 是由一种限制酶切割形成的是由一种限制酶切割形成的 末端，两者要重组成一个末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用分子，所用DNA连接连接酶通常是酶通常是 。 （2） 和和 是由另一种限制酶切割形成的是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常片段，所用的连接酶通常是是 。反馈练习：反馈练习：