基因工程的操作工具(优质课)课件

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1、基因工程的操作工具(优质课)基因工程的操作工具(优质课)基因工程的操作工具(优质课)基因1基因工程的概念基因工程的概念基因工程基因工程基因工程基因工程：指按照人们的愿望指按照人们的愿望指按照人们的愿望指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过进行严格的设计并通过进行严格的设计并通过进行严格的设计并通过 和和和和 等技术，赋予生物以新的遗传特性等技术，赋予生物以新的遗传特性等技术，赋予生物以新的遗传特性等技术，赋予生物以新的遗传特性,从而从而从而从而创造创造创造创造出更出更出更出更符合人们符合人们符合人们符合人们需要需要需要需要的新的的新的的新的的新的生物类型生物类型生物类型生物类型和和和和生物产品

2、生物产品生物产品生物产品。由于基因工程是在。由于基因工程是在。由于基因工程是在。由于基因工程是在 水平水平水平水平上上上上进行设计和施工的，因此又叫作进行设计和施工的，因此又叫作进行设计和施工的，因此又叫作进行设计和施工的，因此又叫作 。体外体外体外体外DNADNADNADNA重组重组重组重组转基因转基因转基因转基因DNADNADNADNA分子分子分子分子DNADNADNADNA重组技术或基因拼接技术重组技术或基因拼接技术重组技术或基因拼接技术重组技术或基因拼接技术基因工程的原理：基因工程的原理：基因工程的操作对象：基因工程的操作对象：基因工程的结果：基因工程的结果：基因重组基因重组DNADN

3、A分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因产物。的基因产物。基因工程的主要技术：基因工程的主要技术：操作水平：操作水平：基因工程的操作环境：基因工程的操作环境：生物体外生物体外基因基因体外体外体外体外DNADNADNADNA重组技术和重组技术和重组技术和重组技术和 转基因技术转基因技术转基因技术转基因技术基因工程的概念基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通21.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具基本工具：基本工具：限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”DNADNA连接酶连接酶“分子

4、缝合针分子缝合针”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”1.1 DNA重组技术的基本工具基本工具：3主要存在于原核生物主要存在于原核生物已发现的约有已发现的约有40004000种种种类种类:存在存在:特点特点:思考：限制酶的这一特点体现了酶的什么特性？思考：限制酶的这一特点体现了酶的什么特性？专一性专一性/特异性特异性一、一、“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶能够能够能够能够识别识别识别识别双链双链双链双链DNADNADNADNA分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列，并且使每

5、，并且使每，并且使每，并且使每一条链中一条链中一条链中一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两个核苷酸之间的的两个核苷酸之间的的两个核苷酸之间的的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键断开。主要存在于原核生物已发现的约有4000种种类:存在:特点:思4 T磷磷酸酸二二酯键1234512345 A T磷酸二酯键1234512345 A5ATGCATGC限制限制酶切割磷酸二切割磷酸二酯键ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键6限制酶限制酶限制酶的作用结果：限制酶的作用结果：限制酶的作用结果：限制酶的作用结果：产生产生产生产生2 2 2 2个带有黏性末端的个带有黏性末

6、端的个带有黏性末端的个带有黏性末端的DNADNADNADNA片段片段片段片段以大肠杆菌中的一种叫做以大肠杆菌中的一种叫做以大肠杆菌中的一种叫做以大肠杆菌中的一种叫做EcoREcoREcoREcoR的限制的限制的限制的限制酶酶为例为例为例为例：识别识别GAATTCGAATTC序列，序列，并在并在G G与与A A之间切断磷酸二酯键之间切断磷酸二酯键。黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端限制酶限制酶的作用结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段以大7Sma平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端大肠杆菌的限制酶大肠杆菌的限制酶SmaSma，识别，识别CCCGGGCCCGGG序列，并在序列，并在G

7、G与与C C之间切断磷酸二酯键之间切断磷酸二酯键Sma平末端平末端大肠杆菌的限制酶Sma，识别CC8思考思考:1:1、请写出以下限制酶切割、请写出以下限制酶切割DNADNA之后产生的末端？产生的末端是哪种类之后产生的末端？产生的末端是哪种类型？型？2 2、图中哪两种限制酶的识别序列不同，但产生的黏性末端相同、图中哪两种限制酶的识别序列不同，但产生的黏性末端相同？同一种限制酶切断的几个同一种限制酶切断的几个DNADNA具有相同的黏性末端，但是不同的限制具有相同的黏性末端，但是不同的限制酶识别的序列虽不同，但也能切出相同的粘性末端。酶识别的序列虽不同，但也能切出相同的粘性末端。思考:1、请写出以下

8、限制酶切割DNA之后产生的末端？产生的末10基因的基因的针线：DNA连接接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割催化磷酸二催化磷酸二酯键的形成的形成氢键的形成不的形成不需要需要酶的催化的催化基因的针线：DNA连接酶G A A T T CC12AATTGCGC基因的针线：基因的针线：DNADNA连接酶连接酶将双链将双链将双链将双链DNADNADNADNA片段片段片段片段“缝合缝合缝合缝合”起来

9、，起来，起来，起来，催化磷酸二催化磷酸二酯键的形成酯键的形成。1 1 1 1、DNADNADNADNA连接酶的作用：连接酶的作用：连接酶的作用：连接酶的作用：来自大肠杆菌，只连接来自大肠杆菌，只连接黏性黏性末端末端来自来自T4T4噬菌体，连接噬菌体，连接黏性黏性末端末端和和平平末端（效率低）末端（效率低）A A、E.coli E.coli DNADNA连接酶连接酶2 2、DNADNA连接酶的种类：连接酶的种类：B B、T4DNAT4DNA连接酶连接酶AATTGCGC基因的针线：DNA连接酶将双链DNA片段“133 3、DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNADNA

10、连接酶连接酶 DNADNA聚合酶聚合酶催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不需要模板不需要模板 需要需要DNADNA的一条链为模板的一条链为模板游离的游离的DNADNA片段片段 单个的脱氧核苷酸单个的脱氧核苷酸形成完整的形成完整的DNADNA分子分子 形成形成DNADNA的一条链的一条链基因工程基因工程 DNADNA复制复制 相同点相同点 不不同同点点模板模板 作用作用对象对象 作用作用结果结果 用途用途 3、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶 DNA聚合14三、分子运三、分子运输车基因基因进入受体入受体细胞的胞的载体体 要让一个从甲生物细胞内取出

11、来的基因在乙生物体内进行表达，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！首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受体能将外源基因送入受体细胞的工具细胞的工具就是就是载体载体。2 2、基因工程的载体被喻为：、基因工程的载体被喻为：分子运输车分子运输车3 3、基因工程的载体来源：、基因工程的载体来源：思考：如果受体细胞是动物细胞需用什么载体？植物细胞呢？细菌呢？思考：如果受体细胞是动物细胞需用什么载体？植物细胞呢？细菌呢？质粒质粒质粒质粒、噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物、动植物病毒动植物病毒动植物病毒动植物

12、病毒1 1、载体载体的功能：的功能：A A、作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内、作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内B B、利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。、利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。三、分子运输车基因进入受体细胞的载体 要让一个从甲152 2、能否用、能否用SARSSARS病毒作为基因载体？病毒作为基因载体？3 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？、作为载体，若没有切割位点将怎样？4 4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？5 5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？、假如目的基因导入受体细

13、胞后不能复制，将怎样？提示：提示：1 1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链双链DNADNA不能不能不能进行不能进行DNADNA的重组的重组载体上应有标记基因载体上应有标记基因可能造成基因丢失可能造成基因丢失思考：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？思考：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？2、能否用SARS病毒作为基因载体？3、作为载体，若没有切割16标记基因，基因，便于便于进行行检测。能够能够在宿主细胞中在宿主细胞中复制复制并并稳定地稳定地保存保存具有一至具有一至多个限制酶切多个限制酶切点，以便与点，以便与外源基因外源基因连接连接具有具有标记基因

14、标记基因，便于进，便于进行筛选行筛选能成为载体的条件能成为载体的条件对受体细胞无害、容易获得对受体细胞无害、容易获得标记基因，便于进行检测。能够在宿主细胞中复制并稳定地保存17最常用的运载体最常用的运载体质粒质粒质粒的分布：存在于许多质粒的分布：存在于许多质粒的分布：存在于许多质粒的分布：存在于许多细菌细菌细菌细菌以及以及以及以及酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌等生物中。等生物中。等生物中。等生物中。最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒。质粒的本质：细胞核外或拟核外质粒的本质：细胞核外或拟核外质粒的本质：细胞核外或拟核外质粒的

15、本质：细胞核外或拟核外能自主复制能自主复制能自主复制能自主复制的小型环状的小型环状的小型环状的小型环状DNADNADNADNA分子。分子。分子。分子。最常用的运载体质粒质粒的分布：存在于许多细菌以及酵母菌等18课本知本知识回回顾 1、基因工程又叫做基因工程又叫做或或。通俗地。通俗地说，就，就是按照人是按照人们的意愿，把一种生物的某种的意愿，把一种生物的某种提取出来，加以提取出来，加以，然后放然后放到另一种生物的到另一种生物的细胞里，胞里，改造生物的改造生物的遗传性状性状。基因拼接技基因拼接技术DNA重重组技技术基因基因修修饰改造改造定向地定向地课本知识回顾 1、基因工程又叫做 192、DNA

16、重组技术的基本工具重组技术的基本工具“分子手分子手术刀刀”“分子分子缝合合针”“分子运分子运输车”限制（性核酸内切）限制（性核酸内切）酶DNA连接接酶基因基因进入受体入受体细胞的胞的载体体2、DNA 重组技术的基本工具“分子手术刀”“分子缝合203、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶主要是从主要是从 的一种的一种酶。识别双双链DNA 分子的某种分子的某种 ，并且使每一条，并且使每一条链中中特定部位特定部位的两个核苷酸之的两个核苷酸之间的的 断开。断开。形成两种末端形成两种末端原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列 磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端

17、平末端3、限制性核酸内切酶主要是从 214、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类连接黏性末端连接黏性末端Ecoli DNA连接接酶T4 DNA连接接酶磷酸二磷酸二酯键连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端4、“分子缝合针”DNA连接酶1、种类：两类连接黏性224、基因进入受体细胞的载体、基因进入受体细胞的载体通常有三种通常有三种:作作为载体的条件：体的条件：在在进行基因工程操作中行基因工程操作中,真正被用作真正被用作载体的体的质粒都是在粒都是在 质粒粒噬菌体衍生物噬菌体衍生物动植物病毒植物病毒天然天然质粒粒人工改造人工改造的的能自我复

18、制；有切割位点；能自我复制；有切割位点；有有遗传标记基因；基因；对受体受体细胞无害、易分离胞无害、易分离基基础上上进行行过4、基因进入受体细胞的载体通常有三种:质粒噬菌体衍生物动植23练习练习1、在基因工程中，切割运、在基因工程中，切割运载体和含有目的基体和含有目的基因的因的DNA片段，需使用（片段，需使用（）A.同种限制同种限制酶 B.两种限制两种限制酶C.同种同种连接接酶 D.两种两种连接接酶练习1、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，24不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 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练习练习不属于质粒被选为基因运载体的理由是D练习25谢谢谢谢26