_DNA重组技术的基本工具(人教选修III)解读.ppt

选修三 现代生物科技专题 专题一 基因工程 第一小节 DNA重组技术的基本工具 The camelecow 定向基因改造设想 设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？ 能否让细菌“吐出”蚕丝？ 设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？ 设想三 经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 （一）基因工程的概念 （一）基因工程的概念 基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 人类需要的基因产物 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 基因工程培育抗虫棉的简要过程： （一）基因工程的概念 普通棉花(无抗虫特性) 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性) 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？ 重组DNA 导入 形成 （一）基因工程的概念 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二： 形成重组DNA 关键步骤三： 重组DNA导入受体(棉花)细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ （二）DNA重组技术的基本工具 关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具： 分子手术刀—限制性内切酶 分子缝合针—DNA连接酶 分子运输车—运载体 “分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶） （二）基因操作的工具 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制酶 “分子手术刀”——限制性核酸内切酶 （二）基因操作的工具 限制酶 什么叫黏性末端？ （二）基因操作的工具 被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 限制性内切酶 1.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。 2.分布：主要在微生物中。 3.结果：产生黏性末端（碱基互补配对）、平末端。 4.举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端，SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端 。 下页 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ （二）基因操作的工具 要切两个切口，产生四个黏性末端。 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。 “分子缝合针”——DNA连接酶 （二）基因操作的工具 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。 “分子缝合针”——DNA连接酶 根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类： 1.从大肠杆菌中分离得到：E.coliDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接。 2.从T4噬菌体中分离到： T4连接酶，既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。 A A T T G C C T T A A G 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？ （二）基因操作的工具 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。 运载体 1.作用： 2.条件： 3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 4.质粒的特点 　　要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 将外源基因送入受体细胞。 作为运载体必须具备哪些条件？ （二）基因操作的工具 1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2.具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3.具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 大肠杆菌的质粒： （二）基因操作的工具 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。 质粒的特点 1 细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子； 2 质粒的存在对宿主细胞无影响； 3.质粒的复