重点高中 生物 课件 高二理科《选修3 11 DNA重组技术的基本工具》.ppt

1、专题一一、基因工程的概念专题一一、基因工程的概念1.概念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重组技术或基因拼接技术。专题一一、基因工程的概念1.概念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重组技术或基因拼接技术。2.原理基因重组专题一一、基因工程的概念

2、1.概念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重组技术或基因拼接技术。2.原理基因重组3.意义可以定向地改造生物一、基因工程的概念4.基因工程培育抗虫棉的简要过程：一、基因工程的概念4.基因工程培育抗虫棉的简要过程：苏云金芽孢杆菌一、基因工程的概念4.基因工程培育抗虫棉的简要过程：苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因一、基因工程的概念4.基因工程培育抗虫棉的简要过程：苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因重组重组DNA形成形成一、基因工程的概念

3、4.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重组重组DNA形成形成导入导入一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入棉花植株(有抗虫特性)一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入棉花植株(

4、有抗虫特性)5.进行基因操作最少需要以下三种工具：一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入棉花植株(有抗虫特性)5.进行基因操作最少需要以下三种工具：（1）准确切割）准确切割DNA的工具的工具（“分子手术刀分子手术刀”）一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入棉花植株(有抗虫特性)5.进行基因操作最少需要以下三种工具：（1）准确切割）准确切割DNA的工具的工具（“分子手术刀

5、分子手术刀”）（2）DNA片段的连接工具片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）一、基因工程的概念4.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棉花细胞(含抗虫基因)重组重组DNA形成形成导入导入棉花植株(有抗虫特性)5.进行基因操作最少需要以下三种工具：（1）准确切割）准确切割DNA的工具的工具（“分子手术刀分子手术刀”）（2）DNA片段的连接工具片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）（3）基因转移工具）基因转移工具（“分子运输车分子运输车”）二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“

6、分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶磷酸二酯键磷酸二酯键即脱氧核糖、磷酸之间的连接即脱氧核糖、磷酸之间的连接二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶磷酸二酯键磷酸二酯键即脱氧核糖、磷酸之间的连接即脱氧核糖、磷酸之间的连接磷磷酸酸二二酯酯键键 A T磷磷酸酸二二酯酯键键 A T磷磷酸酸二二酯酯键键12345 A T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 A T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 A二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序列能识别某种特定的核苷酸序列二、“分子手术

7、刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序列能识别某种特定的核苷酸序列（2）在特定的切点切割）在特定的切点切割磷酸二酯键磷酸二酯键二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序列能识别某种特定的核苷酸序列（2）在特定的切点切割）在特定的切点切割磷酸二酯键磷酸二酯键大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma，也有少数有，也有少数有4、5或或8个核苷酸个核苷酸组成。组成。二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序列能识别某种特定的核苷酸序列（2）在特定的切点切割）在特定的切点切割磷酸二酯

8、键磷酸二酯键大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma，也有少数有，也有少数有4、5或或8个核苷酸个核苷酸组成。组成。二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序列能识别某种特定的核苷酸序列（2）在特定的切点切割）在特定的切点切割磷酸二酯键磷酸二酯键大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma，也有少数有，也有少数有4、5或或8个核苷酸个核苷酸组成。组成。（1）错切）错切（2）平切）平切二、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（1）能识别某种特定的核苷酸序

9、列能识别某种特定的核苷酸序列（2）在特定的切点切割）在特定的切点切割磷酸二酯键磷酸二酯键大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma，也有少数有，也有少数有4、5或或8个核苷酸个核苷酸组成。组成。（1）错切）错切（2）平切）平切黏性末端黏性末端平末端平末端EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G EcoR能识别能识别GAATTC序

10、列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G 黏性末端黏性末端EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割G A A T T C C T T A

11、 A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G 黏性末端黏性末端EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割SmaI识别识别CCCGGG序列，并在序列，并在G和和C之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C 黏性末端黏性末端EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割SmaI识别识别CCCGGG序列，并在序列，并在G和和C之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G

12、 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C 黏性末端黏性末端C C C G G G G G G C C C 平末端平末端EcoR能识别能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割SmaI识别识别CCCGGG序列，并在序列，并在G和和C之间切割之间切割G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C 黏性末端黏性末端C C C G G G G G G C C C 平末端平末端EcoR能识别能识别GAATTC序

13、列，并在序列，并在G和和A之间切割之间切割SmaI识别识别CCCGGG序列，并在序列，并在G和和C之间切割之间切割注意：中轴线两侧碱基必须反向对称、重复排列！注意：中轴线两侧碱基必须反向对称、重复排列！思考：思考：原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的的DNA，这是为什么？，这是为什么？三、DNA连接酶“分子缝合针”思考：思考：原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身使之失效，

14、以保证自身的安全，但是不会切割自身的的DNA，这是为什么？，这是为什么？三、DNA连接酶“分子缝合针”思考：思考：原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的的DNA，这是为什么？，这是为什么？三、DNA连接酶“分子缝合针”思考：思考：原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的的DNA，这是为什么？，这是为什么？G A A T T C C

15、T T A A G 即脱氧核糖、磷酸基之间的连接即脱氧核糖、磷酸基之间的连接 GP AP三、DNA连接酶“分子缝合针”思考：思考：原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉，切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的的DNA，这是为什么？，这是为什么？G A A T T C C T T A A G 即脱氧核糖、磷酸基之间的连接即脱氧核糖、磷酸基之间的连接 GP AP三、DNA连接酶“分子缝合针”三、DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链双链双链单链单链连接部位连

16、接部位在两在两DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键将游离的脱氧核苷酸将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接通过磷酸二酯键连接起来起来三、DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链双链双链单链单链连接部位连接部位在两在两DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键将游离的脱氧核苷酸将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接通过磷酸二酯键连接起来起来三、DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链双链双链单链单链连接部位连接部位在两在两DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯

17、键将游离的脱氧核苷酸将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接通过磷酸二酯键连接起来起来E.coliDNAE.coliDNA连接酶：连接酶：只连接黏性末端只连接黏性末端三、DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链双链双链单链单链连接部位连接部位在两在两DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键将游离的脱氧核苷酸将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接通过磷酸二酯键连接起来起来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末端和平末端四、基因进入

18、受体细胞的载体“分子运输车”大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞（1）质粒）质粒是一种裸露的、结构简单、独立于是一种裸露的、结构简单、独立于 细菌拟核细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的之外，并具有自我复制能力的 小型双链环状小型双链环状DNA分子。分子。四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”

19、质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞（1）质粒）质粒是一种裸露的、结构简单、独立于是一种裸露的、结构简单、独立于 细菌拟核细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的之外，并具有自我复制能力的 小型双链环状小型双链环状DNA分子。分子。（2）噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞（1）质粒）质粒是一种裸露的、结构简单、独立于是一种裸露的、结构简单、独立于 细菌拟核细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的之外，并具有自我复制能力的 小型双链环状小型双链环状DNA分子。分子。（2）噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物（3）动植物病毒等）

20、动植物病毒等四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞DNA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞DNA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制（3）有多个限制酶的切割位点有多个限制酶的切割位点四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）

21、能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞DNA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制（3）有多个限制酶的切割位点有多个限制酶的切割位点（4）有标记基因进行鉴定和选择有标记基因进行鉴定和选择四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞DNA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制（3）有多个限制酶的切割位点有多个限制酶的切割位点（4）有标记基因进行鉴定和选择有标记基因进行鉴定和选择四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞D

22、NA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制（3）有多个限制酶的切割位点有多个限制酶的切割位点（4）有标记基因进行鉴定和选择有标记基因进行鉴定和选择（5）安全性：）安全性：对受体细胞无害对受体细胞无害四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）能在宿主细胞中稳定保存）能在宿主细胞中稳定保存（2）能随受体细胞）能随受体细胞DNA或染色体或染色体DNA同步复制同步复制（3）有多个限制酶的切割位点有多个限制酶的切割位点（4）有标记基因进行鉴定和选择有标记基因进行鉴定和选择（5）安全性：）安全性：对受体细胞无害对受体细胞无害基因工程实际操作中，真正基因工程实际操作中，真正被用作载体的质粒都是经过被用作载体的质粒都是经过人工改造的。人工改造的。