DNA重組技術(shù)的基本工具.ppt.ppt

基因工程,專題1,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。2.認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。,煙草,據(jù)WTO調(diào)查：2004年全世界因狂犬病致死人數(shù)約5.5萬人中國衛(wèi)生部通報(bào)：2004年月，狂犬病列法定報(bào)告?zhèn)魅静∷劳鰯?shù)之首。發(fā)病死亡率近100%,能產(chǎn)生狂犬病抗體蛋白的轉(zhuǎn)基因,每100kg豬或牛的胰腺中僅可提取45g。,1979年，美國將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。,治療糖尿病特效藥,據(jù)WTO調(diào)查：2005年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國約6000萬。,胰島素,思考：轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一種生物中表達(dá)。這些性狀的表達(dá)與我們學(xué)過的基因的什么過程有關(guān)？,遺傳密碼在生物界是的！,通用,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,早期基礎(chǔ)理論,達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,早期基礎(chǔ)理論,孟德爾提出基因的分離定律和自由組合定律,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,早期基礎(chǔ)理論,摩爾根證明基因在染色體上，并提出基因的連鎖互換定律。,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,后期基礎(chǔ)理論,艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,后期基礎(chǔ)理論,沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,后期基礎(chǔ)理論,梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,后期基礎(chǔ)理論,克里克等提出中心法則,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,后期基礎(chǔ)理論,1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。,基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程,科技探索之路,1)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4)DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)5)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6)第一例轉(zhuǎn)基因動物問世7)PCR技術(shù)的發(fā)明,基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),生物體外,基因,DNA分子水平,定向改造生物的遺傳性狀,剪切,拼接,導(dǎo)入,表達(dá),一基因工程的原理,DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù),DNA重組技術(shù)的基本工具,準(zhǔn)確切割DNA的工具（“分子手術(shù)刀”）DNA片段的連接工具（“分子縫合針”）基因轉(zhuǎn)移工具（“分子運(yùn)輸車”）,基因的大小以納米計(jì)算，要對它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：,基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。,思考,在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒有學(xué)過相關(guān)的實(shí)例？現(xiàn)今存在的生物為什么沒有在長期的進(jìn)化過程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？怎樣才能使外來的DNA失效從而保護(hù)自身？,識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。,主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。,約4000種。,形成兩種末端,一、“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶,T,磷酸二酯鍵,A,EcoR,（4）作用結(jié)果：,黏性末端和平末端,Sma,EcoR,黏性末端,黏性末端,EcoR,黏性末端,黏性末端,Sma,平末端平末端,限制酶所識別的序列，無論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線（如圖），中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向、對稱、重復(fù)排列的。,想一想限制酶所識別的序列有什么特點(diǎn)？,實(shí)例1：,1、下列關(guān)于限制酶的說法正確的是（）A.限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中少B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵,要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？,要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。,如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？,會產(chǎn)生相同的黏性(平)末端，然后讓兩者的黏性(平)末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。,思考?,（二）“分子縫合針”DNA連接酶,作用:,把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來.,作用原理：,催化磷酸二酯鍵形成,類型：(根據(jù)來源不同分為兩類）,EcoliDNA連接酶,T4DNA連接酶,來源,功能,大腸桿菌,T4噬菌體,恢復(fù)磷酸二酯鍵,只能連接黏性末端,能連接黏性末端和平末端(效率較低),相同點(diǎn),差別,（二）“分子縫合針”DNA連接酶,可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，,EcoliDNA連接酶或T4DNA連接酶,即恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵,T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低,T4DNA連接酶,尋根問底,DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?,1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵,形成磷酸二酯鍵,1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵,(三)“分子運(yùn)輸車”基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,載體需要的條件：有1多個(gè)限制酶切點(diǎn)對受體細(xì)胞無害導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)有某些標(biāo)記基因，便于篩選(5)結(jié)構(gòu)簡單，大小適中。常用運(yùn)載體：細(xì)菌的質(zhì)粒噬菌體或某些動植物病毒,假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？,作為分子運(yùn)輸車載體，如果沒有切割位點(diǎn)將會怎樣？,