會(huì)計(jì)學(xué)1DNA重組技術(shù)的基本工具動(dòng)畫很副本

這些定向改造基因的設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎？

經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家終于在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)

——基因工程第1頁/共40頁第2頁/共40頁生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)基因?qū)嵗?頁/共40頁基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程：蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)表達(dá)第4頁/共40頁專題1基因工程

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。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞中，定向地改造生物的遺傳性狀。第5頁/共40頁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分子水平定向改造生物性狀或獲得基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組一、基因工程的概念第6頁/共40頁優(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育種周期短第7頁/共40頁二、基因工程的誕生（一）基礎(chǔ)理論：1、DNA是遺傳物質(zhì)的證明2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立3、遺傳密碼的破譯（二）技術(shù)發(fā)明：第8頁/共40頁1、基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2、工具酶的發(fā)明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)基因生物的問世7、PCR技術(shù)的發(fā)明（二）技術(shù)發(fā)明：第9頁/共40頁§1DNA重組技術(shù)的基本工具培育抗蟲棉需要哪些工具？

第10頁/共40頁細(xì)菌供體細(xì)胞取出質(zhì)粒取出DNA用限制酶切斷DNA用連接酶連接目的基因?qū)⒅亟MDNA導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增基因工程圖解第11頁/共40頁限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放第12頁/共40頁識(shí)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。主要是原核生物約4000多種。4、來源：5、種類：1、作用：2、結(jié)果：形成兩種末端一、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端3、特點(diǎn)：具有專一性（特異性）第13頁/共40頁G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵第14頁/共40頁16仔細(xì)觀察各限制酶識(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?qū)ΨQ重復(fù)排列的，稱為回文序列第15頁/共40頁中軸線在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。EcoRI限制酶的作用第16頁/共40頁

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。第17頁/共40頁SmaI只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割第18頁/共40頁平末端平末端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。第19頁/共40頁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？

那么這類生物為什么沒有在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中被外源DNA的入侵而滅絕，它們有何保護(hù)機(jī)制？限制酶切割外源DNA,使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的！第20頁/共40頁你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？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)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。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，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。尋根問底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。第21頁/共40頁基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割第22頁/共40頁兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！第23頁/共40頁把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用第24頁/共40頁

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA連接酶連接酶T4DNA連接酶第25頁/共40頁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，但效率較低DNA連接酶的縫合作用第26頁/共40頁二、“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子）

DNA連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連接起來，這樣一個(gè)重組的DNA分子就形成了。第27頁/共40頁AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回第28頁/共40頁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 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵第29頁/共40頁基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體?；蚬こ痰妮d體被喻為：分子運(yùn)輸車作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？第30頁/共40頁議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體？3、作為載體，若沒有切割位點(diǎn)將怎樣？4、攜帶目的基因的載體是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，如何鑒定？5、假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制，將怎樣？1、從化學(xué)組成來看，載體應(yīng)含有什么成分？雙鏈DNA不能不能進(jìn)行DNA的重組載體上應(yīng)有標(biāo)記基因可能造成基因丟失第31頁/共40頁載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運(yùn)輸車”——運(yùn)載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行鑒定和選擇。4）對(duì)受體細(xì)胞無害。1）作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中2）在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制①質(zhì)粒②病毒：λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒等。

第32頁/共40頁有標(biāo)記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)?！懵兜?、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運(yùn)載體——質(zhì)粒

實(shí)際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。第33頁/共40頁課本知識(shí)回顧

基因工程又叫做

或

。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

提取出來，加以

__________，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，

改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)基因修飾改造定向地第34頁/共40頁DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”──“分子運(yùn)輸車”──限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體第35頁/共40頁限制性核酸內(nèi)切酶主要是從的一種酶。識(shí)別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的斷開。形成兩種末端原核生物中分離純化出來特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端平末端第36頁/共40頁二、“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類連接黏性末端E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端第37頁/共40頁基因進(jìn)入受體