1.1 DNA重组技术的基本工具课件(人教版选修III) 2.ppt

1、The camelecow1、大多数生物的遗传物质都是、大多数生物的遗传物质都是DNA，且主要为双螺旋结构，且主要为双螺旋结构，即不同生物的即不同生物的DNA分子基本结构是相同的，都遵循分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则 。所以不同的生物所以不同的生物DNA可以嫁接可以嫁接 2、地球上的所有生物共用一套遗传密、地球上的所有生物共用一套遗传密码，码，所以，一种生物的基因可以在另所以，一种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达外一种生物体内得以表达基因工程基因工程：又叫做：又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组重组技术技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，。通俗的说

2、，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。原理原理：操作水平操作水平：结果结果( (目的）目的）：基因重组基因重组DNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。重组重组DNA导入导入形成形成分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切酶来源来源种类种类作用作用作用结作用结果果阅读课本阅读课本4-5页页“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶分子分子手术刀手术刀”的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自

3、主学习自主学习主要从原核生物中分离纯化而来主要从原核生物中分离纯化而来已经分离出大约已经分离出大约4000种种1、识别双链、识别双链DNA分子的某种特定核分子的某种特定核苷酸序列苷酸序列2、使每一条链中使每一条链中特定部位特定部位的的特定特定两两个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯键键磷酸二酯键磷酸二酯键（一）限制酶（一）限制酶“ “ 分子手术刀分子手术刀”12345中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作用SmaIS

4、maI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G与C之间切割SmaISmaI限制酶的切割限制酶的切割当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是平整的，这两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫样的切口叫平末端平末端。G A A T T CC T T A A GEcoR中轴线中轴线 C C C G G GG G G C C CSma黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端 18仔细观察各限制酶识别的特定序列有何特点？仔细观察各限制酶识别的特定序列有何特点？限制酶的识别序列限制酶

5、的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基呈现碱基互补对称，无论是互补对称，无论是6个碱基还是个碱基还是4个碱基，个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称重复反向对称重复排列的排列的 ，称为，称为回文序列回文序列目的基因所在的目的基因所在的DNA分子分子Sma识别序列及切割的位点为CCCGGGEcoREcoR识别序列及切割的位点GAATTC 请选择请选择合适的合适的限制酶切割目的基因限制酶切割目的基因限制性内切酶限制性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制，限

6、制性内切酶性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有。在质粒上有酶酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点的切点。（1）请画出质粒被限制酶）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性切割后所形成的黏性末端。末端。（3）在）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？成的黏性末端能否连接？为什么？可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏可以连接。因为由两

7、种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）性末端是相同的（或是可以互补的） 小试身手小试身手1下图所示限制性核酸内切酶切割某下图所示限制性核酸内切酶切割某DNA的过程，的过程，从图中可知，该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列从图中可知，该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列及切点是及切点是()ACTTAAG，切点在，切点在C和和T之间之间BCTTAAG，切点在，切点在G和和A之间之间CGAATTC，切点在，切点在G和和A之间之间DCTTAAG，切点在，切点在C和和T之间之间C 2.下列关于限制酶的说法正确的是 A限制酶广泛存在于各种生物中，但原核生物 中很少B一种限制酶只能识别一种特

8、定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4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)阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用连接酶的作用两两DNADNA片段要具有片段要具有互补互补的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用可把黏

9、性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，注意：注意：DNADNA连接酶可连接双链连接酶可连接双链DNADNA中的中的DNADNA单链缺口，单链缺口，但不能连接单链但不能连接单链DNADNA！DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用A A T T GA A T T GC CA AA AT TT TA AA AT TT TDNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶DNA聚合酶的作用聚合酶的

10、作用返回返回DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同点点作用实质作用实质化学本质化学本质不不同同点点模板模板作用对象作用对象 作用结果作用结果用途用途都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较只能将只能将单个核苷单个核苷酸酸连接到已有的连接到已有的DNADNA片段上，形片段上，形成磷酸二酯键成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键4据下图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是据下图所示，有关工具

11、酶功能的叙述错误的是()A限制性核酸内切酶可以切断限制性核酸内切酶可以切断a处处BDNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开DDNA连接酶可以连接连接酶可以连接c处处D ？目的基因目的基因受体细胞受体细胞运载体运载体问：运载体具备什么特点才能完成此操作？ 基因很难进入受体细胞中。运载体的作用：将外源基因送入受体细胞。运载体的作用：将外源基因送入受体细胞。 运载体的特点运载体的特点1 1： 能进入并在宿主细胞内稳定保存并能进入并在宿主细胞内稳定保存并大量大量复制复制； 问题问题1 ：假如目的基因导入受体细胞后：假如目的基因导入受体细胞后 不能复制将怎样？不能

12、复制将怎样？问题问题2 ：作为载体没有切割位点将怎样？：作为载体没有切割位点将怎样？重组质粒重组质粒DNADNA连接酶连接酶受体细胞受体细胞运载体的特点运载体的特点2 2： 相同限制酶相同限制酶CTTAACTTAAG GCTTAACTTAAG GCTTAACTTAAG GCTTAACTTAAG G目的基因目的基因所在片段目的基因所在片段运载体运载体PStPStDNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA运载体自连运载体自连目的基因目的基因 自连自连CTTAACTTAAG GCTTAACTTAAG GCTTAACTTAACTTAACTTAAG GG GPSt PSt 问题问题3：目的基因是否进入

13、受体细胞，你如何去察觉？：目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？有标记基因，以便于鉴定与选择有标记基因，以便于鉴定与选择运载体的特点运载体的特点3 3： 问题问题4：如果载体对受体细胞有害将怎样？：如果载体对受体细胞有害将怎样？ 不能分离会怎样？不能分离会怎样？运载体的特点运载体的特点4 4： 对受体细胞无害、易分离。对受体细胞无害、易分离。常用的运载体：常用的运载体： 质粒、动植物病毒，噬菌体衍生物质粒、动植物病毒，噬菌体衍生物细菌的质粒：自主复制的双链、闭合、细菌的质粒：自主复制的双链、闭合、环状环状DNADNA分子；分子； 可以在细胞间转移可以在细胞间转移pBR322pBR322质粒结

14、构质粒结构如果外源如果外源DNADNA插入，氨卞插入，氨卞青霉素抗性青霉素抗性基因失活基因失活标记基因标记基因进行筛选进行筛选限制性内切酶限制性内切酶识别序列识别序列外源基因连接外源基因连接PStPStPStPSt自主复制自主复制练习练习1下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是 ADNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢 键BDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上 的磷酸和脱氧核糖CDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上 的磷酸和核糖D同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端2在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中，下列哪组是所需要的 同一种限制酶切割两者；不需同一种限制酶切割两者

15、；加入适量的DNA连接酶；不需加DNA连接酶A B C D3.下列四条下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是分子，彼此间具有粘性末端的一组是 A B C D答案：答案：D4、关于限制酶的说法中，正确的是（、关于限制酶的说法中，正确的是（ ）A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基碱基序列序列B、EcoRI切割的是切割的是GA之间的氢键之间的氢键C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNA分子，只分子，只切割外源切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中答案：答案：C你能推测限制酶存在于原核生物中的你能推测限制酶存在于原核生物中的作

16、用是什么吗？作用是什么吗？原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，的入侵，但生物但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机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。制，以防止外来病原物的侵害。限制酶限制酶就是细就是细菌的一种菌的一种防御性工具，防御性工具，当外源当外源DNA侵入时，会侵入时，会利用限制酶利用限制酶将外源将外源DNA切割掉，切割掉，以保证自身的以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源割外源DNA、使之失效，使之失效，从而达到从而达到保护自身保护自身的的目的。目的。寻根问底寻根问底为什么限制酶不剪切细菌本身的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通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其的细胞，其DNADNA分子中分子中不具备这种限制酶不具备这种限制酶的识别切割序列的识别切割序列，或者，或者通过甲基化酶将甲通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的种限制酶也不会使自身的DNADNA被切断，并被切断，并且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。