11工具酶的发现和基因工程的诞生.ppt

基因工程的理论基础 BamHI 基因工程的诞生 * * 第一章 基因工程 第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生 现代生物学技术和生物工程 基因工程及理论基础 工程酶的发现及作用 基因工程的诞生 限制性核酸内切酶——基因的剪刀 DNA连接酶——基因的针线 质粒——基因的运载体 课堂练习 生物学技术 利用生物学手段定向控制生物或改造生物，以获得优良的生物或所需的生物产品 现代生物学技术的特征 对生物材料的机构进行拆分、修改、增删、重组、探讨生物结构和功能的关系，并以此满足人类生存、健康、发展上的需求 现代生物工程 细胞工程和胚胎工程 基因工程 发酵工程 蛋白质和酶工程 乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷） 转鱼抗寒基因的番茄 把一种生物的基因转入另一种生物体中，使其产生我们需要的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。其核心是构建重组DNA分子（又称重组DNA技术） 。 基因工程及理论基础 基因工程的理论基础 1953年DNA分子双螺旋结构的发现和DNA是遗传物质的确立 20世纪60年代遗传密码子的破译和“中心法则”的确立 ——所有生物的基因（DNA）都具有相同的化学组成成分和空间结构 ——几乎所有生物都的基因复制、表达的机制都相同，并共用一套密码子 结论： 基因具有独立性，可将一个基因转移到不同生物体内独立复制传递、并表达出自身特定的基因产物 转基因抗虫棉的培育 转基因抗虫棉 抗虫棉 普通棉 如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来 如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来 如何将重组的DNA运送到棉花细胞 ——“分子手术刀” ——“分子缝合针” ——“分子运输车” 限制性核酸内切酶（简称限制酶） 分布 作用特点 作用结果 实例 种类 作用及作用部位 识别DNA分子中某一特定的核苷酸序列并在特定位点将DNA以一定的形式切开的酶 主要在微生物中 已经发现了数千种 切割DNA分子分子内部 有特异性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 产生黏性未端 EcoRⅠ BamHⅠ 等 EcoRI A A G T T C C T T A A G C T T A A G G A A T T C 黏性末端 大肠杆菌中的一种限制酶 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开 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 不同DNA用同一限制酶能够切出相同粘性末端 用特定内切酶可切取DNA分子中的含基因片段 切口 识别GGATCC序列，并在G和G之间将其切开 G A G T C C C C T A G G 基因1 基因1 切取DNA上的一个基因 C G G C C G T A T A A T A T G C G C G C T A A T C G T A T A A T A T G C T A T A EcoRI EcoRI C G G C C G T T A A A A T T G C G C G C T A A T C G T T A A A A T T G C T A T A C G G C C G T T A A A A T T G C T A T A 同一限制酶切出相同粘性末端 DNA连接酶 作用 连接部位 注意： C G G C C G T T A A A A T T G C T A T A 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是一个是切开，一个是连接 基因进入受体细胞的载体 作用 载体必须具备的条件 利用它在受体细胞内对外源基因进行大量复制 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞 常用种类 质粒、噬菌体和某些动植物病毒 能在宿主细胞内自我复制 有一个或多个限制酶切点 具有某些标记基因 对受体细胞无害 ——以便外源基因扩增和传递 ——以便外源基因插入到载体上 ——便于进行筛选 质粒是最好和最常用的运载体 质粒 是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因 思考：质粒上存在的标记基因有什么用途？ 可以检测质粒是否导入了受体细胞。 结构 分布 许多细菌及酵母菌等生物中。 能自主复制的小型双链环状DNA分子 最常用的质粒 1972年，斯坦福大学， 完成首次DNA的人工重组 1973年，斯坦福大学， 首次完成细菌之间性状转移 ——标志基因工程诞生 取出 同一限制性核酸内切酶处理 A含四环素抗性基因质粒 B含卡那霉素抗性基因质粒 含相同粘性末端 配对 DNA连接酶 移入大肠杆菌 同时抗四环素和卡那霉素