DNA重組技術(shù)的基本工具

選修三現(xiàn)代生物科技專題專題一基因工程專題二細(xì)胞工程專題三胚胎工程專題四生物技術(shù)的平安性和倫理問(wèn)題專題五生態(tài)工程11.1DNA重組技術(shù)的根本工具教學(xué)目標(biāo)：

簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需要三種工具的作用；

教學(xué)重點(diǎn)：

DNA重組技術(shù)所需要三種工具的作用教學(xué)難點(diǎn)：

基因工程載體需要具備的條件2一、什么叫基因工程？基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，在DNA分子水平上進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。3基因工程的概念1．基因工程的別名：。2．操作環(huán)境：。3．操作對(duì)象：______。4．操作水平：_______________。5．根本過(guò)程：________________________。6．結(jié)果：?；駾NA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)DNA重組技術(shù)生物體外人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品7、優(yōu)點(diǎn)：⑴定向改造生物性狀⑵克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙⑶育種周期短4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。二、基因工程的誕生P2-3〔一〕根底理論：5沃森、克里克建立了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型6梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保存復(fù)制7克里克等提出中心法那么DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制8

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。91)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(cè)序技術(shù)的創(chuàng)造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(dòng)物問(wèn)世7)PCR技術(shù)的創(chuàng)造〔二〕技術(shù)創(chuàng)造：10三、DNA重組技術(shù)的根本工具基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)在以上過(guò)程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？11關(guān)鍵步驟一：準(zhǔn)確切割DNA關(guān)鍵步驟二：將不同DNA片段鏈接起來(lái)關(guān)鍵步驟三：將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”——載體12㈠限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1、來(lái)源：主要從原核生物中別離純化出來(lái)。2、種類：已從近300種微生物中別離出4000種限制酶。3、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(kāi)。134、作用特點(diǎn)：具有特異性〔專一性〕。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，5、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14幾種限制酶的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)：15EcoRI限制酶的切割：中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。16

EcoRⅠ黏性末端黏性末端17EcoRI限制酶的切割：中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。18CCCG

GGGGGCCCSmaI限制酶的切割：只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開(kāi)。中軸線19SmaⅠ平末端平末端206、限制酶的作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。21限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)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(duì)稱、重復(fù)、互補(bǔ)排列的。221、作用〔二〕“分子縫合針”——DNA連接酶把切下來(lái)的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來(lái).2、作用原理催化磷酸二酯鍵形成23GAATTCCTTAAG24AATTCGGCTTAA25AATTCGGCTTAA26GAATTCCTTAAG27GAATTCCTTAAG28GAATTCCTTAAG293、類型類型來(lái)源功能相同點(diǎn)差異E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌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)30可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵31

T4DNA連接酶DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，但效率較低32DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別相同點(diǎn)DNA連接酶與DNA聚合酶比較只能將單個(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在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵33〔三〕“分子運(yùn)輸車”——運(yùn)載體3、種類：2、需要具備的條件：〔1〕在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存，〔2〕有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接〔3〕有標(biāo)記基因，供DNA的鑒定和選擇〔4〕對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒等1、載體的作用將外源基因送入受體細(xì)胞。34最常用的質(zhì)粒——大腸桿菌的質(zhì)粒試分析其作為載體的優(yōu)點(diǎn)？35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一性(識(shí)別序列)切開(kāi)DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E.coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運(yùn)載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物

、動(dòng)植物病毒36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(lái)源不同的DNA用同一種限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)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(lái)，就可以合成重組的DNA分子了。37你能推測(cè)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，但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來(lái)病原物的侵害。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，以保證自身的平安。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)保護(hù)自身的目的。38POHOHOHOPA39T磷酸二酯鍵1234512345A40磷酸二酯鍵5ˊ

3ˊ

3ˊ5ˊ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。41A1、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用〔〕A.同種限制酶B.兩種限制酶C.同種連接酶D.兩種連接酶422、不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A、能復(fù)制〔〕B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNAD433、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的根本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是〔〕A、人工合成目的基因B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)C441.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習(xí)452.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A、能復(fù)制〔〕B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)463、(2011年北大附中高二檢測(cè))以下關(guān)于DNA連接酶的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()①催化相同黏性末端的DNA片段之間的連接②催化不同黏性末端的DNA片段之間的連接③催化兩個(gè)黏性末端互補(bǔ)堿基間氫鍵的形成④催化DNA分子兩條