重组技术的基本工具课件学习教案

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1、会计学1第一页，共32页。设想(shxing)一能否让禾本科的植物能否让禾本科的植物(zhw)也能够固定空气中的氮？也能够固定空气中的氮？能否让细菌能否让细菌“吐出吐出”蚕丝蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？物？设想三经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于2020世纪世纪7070年代创立年代创立了可以定向改造生物的新技术了可以定向改造生物的新技术基因工程。第1页/共32页第二页，共32页。 什么什么(shn me)叫基因工程？叫基因工程？ 基因工程基因工程(jyn gngchng)又叫基因又叫基因拼接技术或拼接

2、技术或DNA重组技术。该技术是在重组技术。该技术是在生物体外，通过对生物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪剪切切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和，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。生出人类所需要的基因产物。（一）基因工程（一）基因工程(jyn (jyn gngchng)gngchng)的概念的概念第2页/共32页第三页，共32页。基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本

3、过程结果结果基因拼接基因拼接(pn ji)(pn ji)技术或技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因(jyn)(jyn)DNADNA分子分子(fnz)(fnz)水平水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达第3页/共32页第四页，共32页。 基因工程培育基因工程培育(piy)抗虫棉的简要过程：抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花(min hua)(无抗虫特性无抗虫特性)苏云金芽孢苏云金芽孢(y bo)杆菌杆菌提取提取抗虫基因抗虫基因棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) )上述培育抗虫棉

4、的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组重组DNA形成形成第4页/共32页第五页，共32页。基因工程基因工程(jyn gngchng)培育抗虫棉的关键步培育抗虫棉的关键步骤：骤：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞胞(xbo)内提取出来内提取出来关键步骤二：关键步骤二：形成形成(xngchng)重组重组DNA关键步骤三：关键步骤三：重组重组DNA导入受体导入受体(棉花棉花)细胞细胞第5页/共32页第六页，共32页。 解决培育抗虫棉的关键步骤需要解决培育抗虫棉的关键步骤需要(xyo)哪哪些工具？些工具？（二）（二）DNADNA重组技术的基本

5、重组技术的基本(jbn)(jbn)工工具具 关键步骤一的工具关键步骤一的工具(gngj)： 关键步骤二的工具关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切酶分子缝合针分子缝合针DNA连接酶连接酶 分子运输车分子运输车运载体运载体第6页/共32页第七页，共32页。识别双链识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个，并且使每一条链中特定部位的两个(lin )核苷酸之间的磷酸二酯键断开。核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从原核生物主要是从原核生物(shngw)中分离纯化中分离纯化出来的一种酶

6、。能将外来的出来的一种酶。能将外来的DNA切断，切断，由于这种切割作用是在由于这种切割作用是在DNA分子内部进分子内部进行的，故名限制性内切酶。行的，故名限制性内切酶。4000种。种。 1、来源、来源(liyun)： 2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端粘性末端粘性末端平末端平末端第7页/共32页第八页，共32页。 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种的一种(y zhn)限制酶能识限制酶能识别别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开。之间切开。限限制制(xinzh)酶酶第8页/共32页第九页，共32页。“分子分子(fnz)手术刀手术刀”限制

7、性核酸内切酶限制性核酸内切酶限限制制(xinzh)酶酶第9页/共32页第十页，共32页。什么什么(shn me)叫黏性末叫黏性末端？端？ 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们几个伸出的核苷酸，他们(t men)之间正好互补配之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。对，这样的切口叫黏性末端。第10页/共32页第十一页，共32页。 当限制当限制(xinzh)(xinzh)酶从识别序列的中心轴线处切酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的开时，切开的DNADNA两条单链的切口，是平整的，这两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。样的切口

8、叫平末端。第11页/共32页第十二页，共32页。第12页/共32页第十三页，共32页。第13页/共32页第十四页，共32页。要想获得某个特定性状要想获得某个特定性状(xngzhung)的基因必的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？端？要切两个切口要切两个切口(qi ku)，产生四个黏，产生四个黏性末端。性末端。如果如果(rgu)把两种来源不同的把两种来源不同的DNA用同一种限用同一种限制酶来切割，会怎样呢？制酶来切割，会怎样呢？ 会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合黏合起来，就可以合成起来

9、，就可以合成重组的重组的DNA分子分子了。了。第14页/共32页第十五页，共32页。目前被较广泛提取使目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种基因、人干扰素基因、种子子(zhng zi)(zhng zi)贮藏蛋白基贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。因、植物抗病基因等。基因基因(jyn)(jyn)操作的基本操作的基本步骤步骤、提取目的、提取目的(md)(md)基因基因将将需要的基因从供体生物需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶用限制酶剪去多余

10、剪去多余部分部分目的基因目的基因限制酶限制酶第15页/共32页第十六页，共32页。“分子分子(fnz)缝合针缝合针”DNA连接酶连接酶 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，是把梯子两边起来，是把梯子两边(lingbin)扶手的断口连接起扶手的断口连接起来，这样一个重组的来，这样一个重组的DNA分子才能形成。分子才能形成。第16页/共32页第十七页，共32页。平末端之间的效率比较低。平末端之间的效率比较低。第17页/共32页第十八页，共32页。AATTGCCTTAAG第18页/共32页第十九页，共32页。2 2、目的基因、目的基因(jyn)(jyn)与

11、运载与运载体结合体结合用与提取目的用与提取目的(md)(md)基因相同的限基因相同的限制酶切割质粒使之出制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的现一个切口，将目的(md)(md)基因插入切口基因插入切口处，让目的处，让目的(md)(md)基基因的黏性末端与切口因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作对后，在连接酶的作用下连接形成重组用下连接形成重组DNADNA分子。分子。第19页/共32页第二十页，共32页。外源基因外源基因(jyn)(如抗虫基因如抗虫基因(jyn)怎样才能导怎样才能导入受体细胞入受体细胞(如棉花细胞如棉花细胞)？基因进入基因进入(jnr)受体细胞的

12、载体受体细胞的载体“分子运输分子运输车车”。第20页/共32页第二十一页，共32页。要让一个从甲生物细胞内取出来的基因要让一个从甲生物细胞内取出来的基因(jyn)(jyn)在乙在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因生物体内进行表达，首先得将这个基因(jyn)(jyn)送到乙生送到乙生物的细胞内去。能将外源基因物的细胞内去。能将外源基因(jyn)(jyn)送入细胞的工具就送入细胞的工具就是运载体。是运载体。将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。 第21页/共32页第二十二页，共32页。作为运载体必须具备哪些作为运载体必须具备哪些(nxi)条件？条件？1、能够、能够(nnggu)在宿主细

13、胞中复制并稳定地在宿主细胞中复制并稳定地保存。保存。2、具多个限制酶切点，以便与外源基因连接、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。、具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。的基因等。第22页/共32页第二十三页，共32页。大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)的质粒：的质粒： 最常用的质粒是大最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如常含有抗药基因，如四环素的标记基因。四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定主细胞生存没

14、有决定性作用性作用(zuyng)，但，但复制只能在宿主细胞复制只能在宿主细胞内成。内成。第23页/共32页第二十四页，共32页。第24页/共32页第二十五页，共32页。3 3、将目的、将目的(md)(md)基因导入受体细胞并使之扩增基因导入受体细胞并使之扩增导入导入扩增扩增要让目的基因要让目的基因(jyn)(jyn)表表达，必须将它导入受体细胞并达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。进行扩增。为获得目的基因为获得目的基因(jyn)(jyn)的表达产物时，通常以大肠杆的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进为改进某种生物时，将欲改进的

15、生物细胞为受体。的生物细胞为受体。为使重组的为使重组的DNADNA分子更容易进入受体细胞，分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理通常还要用一些物质对受体细胞进行处理(chl)(chl)，使受体细胞具有更大的通透性。，使受体细胞具有更大的通透性。第25页/共32页第二十六页，共32页。1、以下说法正确的是、以下说法正确的是 （ ） A、所有、所有(suyu)的限制酶只能识别一种特定的核的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限

16、制酶切点，以便与外源基因连接制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习练习(li(linx)nx)第26页/共32页第二十七页，共32页。2、不属于质粒被选为基因运载、不属于质粒被选为基因运载(ynzi)体的理体的理由是由是 A、能复制、能复制 （ ） B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习(li(linx)nx)第27页/共32页第二十八页，共32页。3、有关基因工程的叙述中，错误、有关基因工程的叙述中，错误(cuw)的是（的是（ ） A、基因工程技

17、术能定向地改造生物的遗传性、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种状，培育生物新品种 B、重组、重组DNA的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体B D练习练习(li(linx)nx)第28页/共32页第二十九页，共32页。第29页/共32页第三十页，共32页。 T1234512345 A第30页/共32页第三十一页，共32页。4 4、目的、目的(md)(md)基因的检测和表基因的检测和表达达前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到

18、(d do)(d do)有有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。中检测出来。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的菌落中是否有目的(md)(md)基因的表达产物。淘汰无表达产物基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。第31页/共32页第三十二页，共32页。