選修三11DNA重組技術(shù)的基本工具ppt課件

1、他想過嗎?定向基因改造想象 想象一能否讓禾本科的植物也可以固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出蠶絲？想象二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？想象三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)建了可以定向改造生物的新技術(shù)基因工程。 基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，在DNA分子程度上進(jìn)展嚴(yán)厲的設(shè)計(jì)，并經(jīng)過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而發(fā)明出更符合人們需求的新的生物類型和生物產(chǎn)品。什么是基因工程?一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過程實(shí)質(zhì)(原理)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子程度人類需求的基因產(chǎn)物

2、剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá)基因重組優(yōu)點(diǎn)： 定向改造生物性狀 抑制遠(yuǎn)緣雜交不親和的妨礙 育種周期短1、DNA是遺傳物質(zhì)。2、DNA的雙螺旋構(gòu)造3、中心法那么的提出4、遺傳密碼的破譯二、基因工程的誕生一實(shí)際根底：1) 基因轉(zhuǎn)移載體質(zhì)粒的發(fā)現(xiàn)2) 多種限制酶、銜接酶，以及逆轉(zhuǎn)錄酶工具酶的發(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)的勝利6) 第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世7) PCR技術(shù)的發(fā)明二技術(shù)發(fā)明：三、基因工程的原理1、不同生物DNA分子得以重新拼接的根底1DNA分子的根本組成單位都是四種脫氧核苷酸。2DNA分子的空間構(gòu)造都是規(guī)那么的雙螺旋構(gòu)造。3一切DNA 堿基互

3、補(bǔ)配對(duì)方式一樣。2、外源DNA在受體內(nèi)表達(dá)的根底1基因是控制生物性狀的根本單位，具有相對(duì)獨(dú)立性。2遺傳信息的傳送都遵照中心法那么。3生物界共用一套遺傳密碼?；蚬こ膛嘤瓜x棉的簡要過程：在以上過程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因經(jīng)過運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運(yùn)載體DNA銜接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá)處理培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需求哪些工具？關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來抗蟲基因與棉花DN

4、A“縫合抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針 DNA銜接酶“分子運(yùn)輸車 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體關(guān)鍵步驟二：關(guān)鍵步驟三：DNA重組技術(shù)的根本工具限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀來源：主要從原核生物中分別純化出來。種類：已從近300種微生物中分別出4000種限制酶。作用： 1.能識(shí)別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列2.使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。作用特點(diǎn)：具有特異性專注性。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子，限制酶的識(shí)別序列：大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，少數(shù)的識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成作用結(jié)果構(gòu)成

5、兩種末端：黏性末端或平末端12345脫氧核苷酸的構(gòu)造 G1234512345 A3,5-磷酸二酯鍵3端5端3端5端 一個(gè)核苷酸核糖上第3位的羥基與下一個(gè)核苷酸核糖上第5位的磷酸羥基脫水縮合成酯鍵，該酯鍵稱又3,5磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵：磷酸二酯鍵：即脫氧核糖、磷酸之間的銜接仔細(xì)察看各限制酶識(shí)別的特定序列有何特點(diǎn)？限制酶的識(shí)別序列限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，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，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向反復(fù)的。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。中軸線CT

6、TCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 練習(xí)運(yùn)用EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因Sma平末端平末端只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。限制酶的作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。他能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？P4原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生

7、物在長期的進(jìn)化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證本身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而到達(dá)維護(hù)本身的目的。課后習(xí)題：為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA? 主要切割外源 DNA，而對(duì)本身的 DNA 不起作用，到達(dá)維護(hù)本身的目的。緣由是原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列曾經(jīng)被修飾。 要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必需求用限制酶切幾個(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。假設(shè)把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)

8、怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生一樣的黏性(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。1.以下關(guān)于限制酶的說法正確的選項(xiàng)是A限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割 DNA 后都會(huì)構(gòu)成黏性末端D限制酶的作用部位是特定的核苷酸構(gòu)成的氫鍵B2.在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的 DNA 片斷時(shí)，需運(yùn)用A同種限制酶 B兩種限制酶C同種 DNA 銜接酶 D兩種 DNA 銜接酶A3.以下四條DNA片段，能夠是由同一種限制酶切割而成的是ABC DDDNA銜接酶銜接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端或平末端銜接起來，使之成

9、為一個(gè)完好的DNA分子?；蜻M(jìn)展了切割以后就有了切口， 怎樣才干將有切口的基因與其他基因縫合在一同呢？積極思索二DNA銜接酶 分子縫合針磷酸二酯鍵G A A T T C C T T A A G GP AP 把兩條雙鏈DNA片段之間的縫隙“縫合起來。即將脫氧核糖和磷酸銜接起來.要實(shí)現(xiàn)目的基因與載體的銜接那么在對(duì)其切割時(shí)應(yīng)選用 限制酶。1、作用：作用原理催化磷酸二酯鍵構(gòu)成 2、作用部位：3、分類Ecoli DNA銜接酶或T4DNA銜接酶根據(jù)酶的來源不同，可以將這些酶分為兩類：同一種 DNA銜接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合起來，即把梯子兩邊扶手的斷口銜接起來，這樣一個(gè)重組的DNA分子就構(gòu)成了。類型

10、來源功能一樣點(diǎn)差別EcoliDNA銜接酶T4DNA銜接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能銜接黏性末端能銜接黏性末端和平末端(效率較低)作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶DNA銜接酶與限制酶的比較 (1)區(qū)別：(2)兩者的關(guān)系可表示為：使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體在DNA片段之間重新構(gòu)成磷酸二酯鍵用于目的基因和載體的銜接兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才干拼起來DNA銜接酶的縫協(xié)作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合起來，留意：DNA銜接酶可銜接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能銜接單鏈DNA！ Ecoli DNA銜接酶或T4DNA銜接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合起來

11、，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由于氫鍵是分子間作用力，其斷裂與重新構(gòu)成均以限制酶和DNA銜接酶無關(guān)。DNA銜接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4 DNA銜接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合起來，但效率較低DNA銜接酶的縫協(xié)作用A A T T GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對(duì)象 作用結(jié)果用途都能催化兩個(gè)核苷酸之間構(gòu)成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)，但組成和性質(zhì)不同不需求需求構(gòu)成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA銜接酶與DNA聚合酶的比較在兩個(gè)DNA片段之間構(gòu)成磷

12、酸二酯鍵(用于基因工程操作)將單個(gè)核苷酸加到已存在的DNA片段的 3端的羥基上，構(gòu)成磷酸二酯鍵(用于 DNA 的復(fù)制)將存在的 DNA 片段銜接成完好重組 DNA 分子限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有一個(gè)酶的切點(diǎn)。1請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所構(gòu)成的黏性末端。 2請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所構(gòu)成的黏性末端。3在DNA銜接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏性末端能否銜接？為什么？可以銜接。由于由兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏性末端是一樣的或是可以互補(bǔ)的 三基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車

13、具備哪些條件才干充任“分子運(yùn)輸車？A、具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便外源基因插入其中； B、具有特殊的標(biāo)志基因，便于鑒定和選擇。C、可以在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保管；D、對(duì)受體細(xì)胞無害2、載體的作用1、載體必需具備的條件：3、種類：將外源基因送入受體細(xì)胞。質(zhì)粒、噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒等E、載體DNA分子大小應(yīng)適宜,以便提取和在體外進(jìn)展操作,太大就不便操作.在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)展大量復(fù)制有標(biāo)志基因的存在，可用含青霉素的培育基鑒別。有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著插入的目的基因一同復(fù)制質(zhì)粒裸露的、構(gòu)造簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體即擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制才干的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運(yùn)載體質(zhì)粒

14、 實(shí)踐上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，并不具備一切條件，都是在天然質(zhì)粒的根底上進(jìn)展過人工改造的。小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專注性(識(shí)別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶銜接磷酸二酯鍵 種類E.coliDNA銜接酶T4 DNA銜接酶運(yùn)載工 具具備的條件構(gòu)造簡單,大小適中能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具標(biāo)志基因?qū)κ荏w細(xì)胞無害質(zhì)粒、 噬菌體衍生物 、動(dòng)植物病毒 項(xiàng)目 種類作用底物作用部位作用結(jié)果限制酶DNA 連接酶DNA 聚合酶DNA(水解)酶DNA 解旋酶幾種酶的比較：DNA 分子磷酸二酯鍵構(gòu)成黏性末端或平末端DNA 分子片段磷酸

15、二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA 分子DNA 分子脫氧核苷酸構(gòu)成重組 DNA 分子構(gòu)成子代DNA 分子構(gòu)成脫氧核苷酸構(gòu)成單鏈 DNA 分子堿基對(duì)間的氫鍵(1)不同DNA分子用同一種限制酶切割構(gòu)成的黏性末端都一樣；同一個(gè)DNA分子用不同限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端普通不一樣。(2)不同限制酶切割構(gòu)成的黏性末端，假設(shè)互補(bǔ)那么可以相互重新配對(duì)。四種酶的作用部位圖解( 1)作用于a(磷酸二酯鍵)的酶有：(2)作用于b(氫鍵)的酶是: 限制酶、DNA銜接酶、DNA聚合酶。解旋酶。(1)DNA銜接酶的作用不是銜接互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵，而是脫氧核糖和磷酸間的磷酸二酯鍵。(2)限制酶切割一次，會(huì)產(chǎn)生2個(gè)黏性末端

16、或平末端，水解2個(gè)磷酸二酯鍵。(3)限制酶的作用并非只是切取目的基因，還用于切割載體。1.以下關(guān)于 DNA 銜接酶的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是催化一樣黏性末端的 DNA 片段之間的銜接催化不同黏性末端的 DNA 片段之間的銜接催化兩個(gè)黏性末端互補(bǔ)堿基間氫鍵的構(gòu)成催化 DNA 分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的構(gòu)成ABCDD2.以下哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常運(yùn)用的“分子運(yùn)輸車A細(xì)菌質(zhì)粒 B噬菌體的衍生物C動(dòng)植物病毒 D細(xì)菌核區(qū)的 DNAD3.以下關(guān)于基因工程中所選用的質(zhì)粒的說法，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A不能沒有標(biāo)志基因 B是小型鏈狀的 DNA 分子C可以自我復(fù)制 D可與目的基因重組B4.以下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA銜接酶、解旋酶作用的正確順序是 () A B C D此題調(diào)查不同工具酶的作用及作用特點(diǎn)。圖示中表示該酶切割DNA分子雙鏈產(chǎn)生黏性末端的過程，用到的酶是限制性核酸內(nèi)切酶；是黏性末端銜接的過程，用到的酶是DNA銜接酶；是DNA分子解旋的過程，要用解旋酶；是DNA復(fù)制過程，需求DNA聚合酶。C5.下面是四種不同質(zhì)