生物學(xué)課件 1.1-DNA重組技術(shù)的基本工具

專(zhuān)題一：基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚(yú)轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬辣椒香蕉藍(lán)色玫瑰黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳特性。基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論艾弗里證明DNA是主要遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論

沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(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?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程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(cè)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(dòng)物問(wèn)世7)PCR技術(shù)的發(fā)明問(wèn)題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲(chóng)害的抗蟲(chóng)棉。普通棉花抗蟲(chóng)棉想一想：完成抗蟲(chóng)棉的培育，需要哪些關(guān)鍵工作？基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通棉花(無(wú)抗蟲(chóng)特性)提取抗蟲(chóng)基因通過(guò)運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲(chóng)特性蘇云金芽孢桿菌思考：在以上過(guò)程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？基因工程培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)關(guān)鍵步驟二：抗蟲(chóng)基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲(chóng)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連接酶“分子運(yùn)輸車(chē)”——載體一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1來(lái)源：限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶主要從原核生物中分離純化。2作用特點(diǎn)：識(shí)別特定核苷酸序列，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)。作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。3思考：限制酶在于原核生物中的作用？限制酶的識(shí)別序列——回文序列回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+作用特點(diǎn)——斷開(kāi)磷酸二酯鍵

EcoRⅠ黏性末端黏性末端作用特點(diǎn)——斷開(kāi)磷酸二酯鍵SmaⅠ平末端平末端1.種類(lèi)與命名現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratiamarcesens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ練習(xí)：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ命名方法二、“分子縫合針”——DNA連接酶1種類(lèi)：⑴E·coliDNA連接酶⑵T4DNA連接酶2作用：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。1.E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵2.T4DNA連接酶

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T4DNA連接酶3.連接酶類(lèi)型總結(jié)類(lèi)型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)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4.比較：DNA連接酶與DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點(diǎn)1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核酸片段上，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2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，不需要模板三、“分子運(yùn)輸車(chē)”——載體1載體需要的條件：⑴有1~多個(gè)限制酶切點(diǎn)⑵對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害⑶導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)⑷有某些標(biāo)記基因，便于篩選2常用運(yùn)載體：⑴細(xì)菌的質(zhì)粒⑵λ噬菌體衍生物或某些動(dòng)植物病毒。常用的載體：質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別課堂練習(xí)：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A課堂練習(xí)：2.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課堂練習(xí)：3.以下說(shuō)法正確的是（）

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、基因控制的性狀都能在