1.1工具酶的发现和基因工程的诞生.ppt

1.1 工具酶的发现和 基因工程的诞生 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。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 实质 结果 基本过程 操作水平 操作对象 操作环境 基因工程的别名 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 基因重组 基因工程诞生的理论基础： DNA是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的确立 以及遗传信息传递方式的认定 基因工程的技术保障： 限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用 DNA重组技术的基本工具 准确切割DNA的工具（“ 基因的剪刀”） DNA片段的连接工具（“基因的针线”） 基因转移工具（“运载体”） 　　基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具： 识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 微生物 数千种 1、来源： 2、种类： 3、作用： 4、结果： 形成两种末端 一、 “基因的剪刀” ——限制性核酸内切酶 黏性末端 平末端 限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？ 重播 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。 什么叫黏性末端？ 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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。 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 什么叫平末端？ 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？ 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。 思考： 二、 “基因的针线” —— DNA连接酶 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。 基因进入受体细胞的运载体 假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？ 作为运载体的必要条件 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 具多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 具有某些标记基因，便于进行筛选。 对受体细胞无害 三、基因的运载工具——运载体 常用的运载体：1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒 质粒是细胞染色体外能够自主复制的双链环状DNA分子。存在于细菌、酵母菌和放线菌等生物中。 大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的抗性基因。 第一个人工DNA重组产物： 第一个成功的基因克隆实验： 1972年，猿猴病毒SV40的DNA和入噬菌体DNA 1973年，含四环素抗性基因的质粒和含卡那霉素抗性基因的质粒重组，转入大肠杆菌，使之同时具有抗四环素和抗卡那霉素的性状。 A 练习 1．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC— ，限制酶II的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是： 注：GeneI 和GeneⅡ 表示两种标记基因 表示限制酶仅有的识别序列放大 GGATCC CCTAGG GATC CTAG 目的基因 GGATCC CCTAGG Gene I Gene II GATC CTAG A．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 练习 2．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，判断正误 A．a通常存在于细菌体内，目前尚未发现真核生物体内有类似的结构 B．b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开 C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对 × × × 练习 3．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是