选修3专题111DNA重组技术的基本工具.ppt
转入人胰转入人胰岛素基因岛素基因的大肠杆的大肠杆菌菌思考：思考：1、用传统的育种方法如杂交育种、用传统的育种方法如杂交育种、诱变育种能够将人的基因移到大肠杆诱变育种能够将人的基因移到大肠杆菌内吗？你认为通过什么实现的？菌内吗？你认为通过什么实现的？不能不能基因工程或基因工程或DNA重组技术重组技术转入人胰转入人胰岛素基因岛素基因的大肠杆的大肠杆菌菌2、为什么人胰岛素基因能够嫁接、为什么人胰岛素基因能够嫁接在大肠杆菌的在大肠杆菌的DNA上？上？两者的遗传物质都是两者的遗传物质都是DNA，DNA的的结构都为双螺旋结构，组成的基本结构都为双螺旋结构，组成的基本单位一样单位一样,都遵循碱基互补配对原则都遵循碱基互补配对原则转入人胰转入人胰岛素基因岛素基因的大肠杆的大肠杆菌菌3、为什么人胰岛素基因能够在大、为什么人胰岛素基因能够在大肠杆菌合成人的胰岛素？肠杆菌合成人的胰岛素？基因是控制生物性状的遗传物质的结基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，具有一定的独立性，构和功能单位，具有一定的独立性，两者都遵循中心法则，密码子一样。两者都遵循中心法则，密码子一样。基因工程的概念基因工程的概念原理原理操作对象操作对象操作水平操作水平操作环境操作环境结果结果基因重组基因重组基因基因DNA分子水平分子水平生物体外生物体外定向改变生物性状定向改变生物性状预习预习P1，埴写下表，埴写下表切取动物控制合成生长激素的基因，注切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼的受精卵中，与其入鲇鱼的受精卵中，与其DNA整合后整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种鱼增产生生长激素，从而使鲇鱼比同种鱼增大大34倍。此项遵循的原理是倍。此项遵循的原理是A、基因突变，、基因突变，DNARNA蛋白质蛋白质 B、基因重组，、基因重组，DNARNA蛋白质蛋白质C、细胞工程，、细胞工程，DNARNA蛋白质蛋白质 D、染色体变异，、染色体变异，DNARNA蛋白质蛋白质B巩固练习巩固练习问题探讨问题探讨苏云金杆菌苏云金杆菌苏云金杆菌含有一种可以合成毒蛋白苏云金杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。普通棉花普通棉花(无无抗虫特性抗虫特性)苏云金芽苏云金芽孢杆菌孢杆菌提取抗虫抗虫基因基因棉花细胞棉花细胞(含含抗虫基因抗虫基因)抗虫棉抗虫棉(有毒蛋白有毒蛋白)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组重组DNADNA导入导入形成形成基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来杆菌细胞内提取出来（剪切基因）（剪切基因）关键步骤二：关键步骤二：形成重组形成重组DNADNA（拼接基因）（拼接基因）关键步骤三：关键步骤三：重组重组DNADNA导入受体导入受体(棉花棉花)细胞细胞 基因工程培育抗虫棉的关键步骤需基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？要哪些工具？1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：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DNADNA连接酶连接酶分子运输车分子运输车运载体运载体1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具自主学习活动一：自主学习活动一：DNA重组技术的基本工具有哪些？重组技术的基本工具有哪些？预习后回答预习后回答一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”自主学习活动二：自主学习活动二：预习这部分内容，小结你所学的知识预习这部分内容，小结你所学的知识1.主要来源：主要来源：2.种类：种类：3.作用特点：作用特点：4.作用结果：作用结果：一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”识别识别双双链链DNA特定核苷特定核苷酸序列，酸序列，切断切断磷酸二酯磷酸二酯键。具特异性。键。具特异性。原核生物原核生物产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端4000种种1.主要来源：主要来源：2.种类：种类：3.作用特点：作用特点：4.作用结果：作用结果：一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”EcoRSamGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC一些限制性内切酶识别序列及切一些限制性内切酶识别序列及切割部位割部位CAGTTGAC磷酸二酯键部位磷酸二酯键部位双链双链DNA结构结构磷酸二酯键磷酸二酯键图中各符号的名称图中各符号的名称自主学习活动三：自主学习活动三：G A A T T C C T T A A G 用用EcoR切割下面序列切割下面序列G A A T T CC T T A A GG A A T T C C T T A A G 中轴线EcoR在在G与与A之间切割之间切割GC T T A A G A A T T C 黏性末端黏性末端G C T T A A A A T T C GG A A T T CC T T A A G黏性末端黏性末端 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口两条单链的切口,带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸,他们之间正好他们之间正好互补互补配对配对,这样的切口叫这样的切口叫黏性末端黏性末端。C C C G G G G G G C C C Sma切割下面序列切割下面序列自主学习活动四：自主学习活动四：C C C G G G G G G C C C Sma在在G与与C之间切割之间切割中轴线C C C G G G G G G C C C 平末端平末端自主学习活动四：自主学习活动四：1 1、为什么限制酶不剪切细菌本身的、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNADNA？通过长期的进化，细菌中含有某种通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其限制酶的细胞，其DNADNA分子中或者不具分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列；或者通备这种限制酶的识别切割序列；或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的身的DNADNA被切断，并且可以防止外源被切断，并且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。思考讨论：思考讨论：限制性核酸内切酶存在于原核限制性核酸内切酶存在于原核细胞中的作用是什么？细胞中的作用是什么？思考讨论思考讨论2：主要切割外源主要切割外源DNA使之失效，使之失效，保护自身的作用保护自身的作用思考讨论思考讨论3：两个不同的两个不同的DNA分子用相同的限分子用相同的限制酶切割形成的黏性末端相同吗？黏制酶切割形成的黏性末端相同吗？黏性末端上碱基能否互补配对？性末端上碱基能否互补配对？思考讨论思考讨论4：限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNA酶、解酶、解旋酶有什么区别？旋酶有什么区别？限制酶限制酶DNADNA解旋酶解旋酶区别区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNA解旋酶的区别解旋酶的区别切割特定的核切割特定的核苷酸序列的磷苷酸序列的磷酸二酯键酸二酯键将将DNADNA两条链两条链的氢键打开形的氢键打开形成两条单链成两条单链限制酶限制酶DNA酶酶区别区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNADNA水解酶的区别水解酶的区别切割特定的核苷切割特定的核苷酸序列的磷酸二酸序列的磷酸二酯键，形成片段酯键，形成片段的的DNA.DNA.切割磷酸二酯键，切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧形成单个的脱氧核苷酸。核苷酸。1、下列关于限制酶的叙述，正确的是、下列关于限制酶的叙述，正确的是A、限制酶主要从真核生物中分离出来的、限制酶主要从真核生物中分离出来的B、限制酶的识别序列只能是、限制酶的识别序列只能是6个核苷酸个核苷酸组成组成C、限制酶能识别双链、限制酶能识别双链DNA分子的某种特分子的某种特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开D、限制酶切割产生的、限制酶切割产生的DNA片段末端都有片段末端都有黏性末端黏性末端【巩固练习巩固练习】C2、下图表示限制酶切割某、下图表示限制酶切割某DNA的过程，的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是列及切点是 ACTTAAG，切点在，切点在C和和T之间之间BCTTAAG，切点在，切点在G和和A之间之间CGAATTC，切点在，切点在G和和A之间之间DCTTAAC，切点在，切点在C和和T之间之间3 3、关于限制酶的说法中，正确的是、关于限制酶的说法中，正确的是A A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTCGAATTC碱碱 基序列基序列B B、EcoRIEcoRI切割的是切割的是G GA A之间的氢键之间的氢键C C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNADNA分分 子，只切割外源子，只切割外源DNADNAD D限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中C 4、限制性内切酶、限制性内切酶的识别序列和的识别序列和切点是切点是GGATCC，限制性内切，限制性内切酶酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶在质粒上有酶的一个切点，在目的的一个切点，在目的基因的两侧各有基因的两侧各有1个酶个酶的切点。的切点。请画出质粒被限制酶请画出质粒被限制酶切割后切割后形成的黏性未端形成的黏性未端 4、限制性内切酶、限制性内切酶的识别序列的识别序列和切点是和切点是GGATCC，限制性内，限制性内切酶切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶。在质粒上有酶的一个的一个切点，在目的基因的两侧各有切点，在目的基因的两侧各有1个酶个酶的切点。的切点。请画出目的基因两侧被限制酶请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端。切割后形成的黏性未端。4、限制性内切酶限制性内切酶的识别序列的识别序列和切点是和切点是GGATCC，限制性内，限制性内切酶切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶。在质粒上有酶的一个切的一个切点，在目的基因的两侧各有点，在目的基因的两侧各有1个酶个酶的切点。的切点。上述两种不同限制酶切割后形上述两种不同限制酶切割后形成的黏性未端的碱基能否互补配对成的黏性未端的碱基能否互补配对5、能否用限制性核酸内切酶检、能否用限制性核酸内切酶检测测DNA发生了突变？发生了突变？同一种同一种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 G用同种限制酶用同种限制酶切割切割G C T T A A A A T T C GDNA连接酶连接酶二、二、DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”自主学习活动五：自主学习活动五：预习本部分内容后，小结本部预习本部分内容后，小结本部分内容分内容二、二、“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、作用二、二、“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、作用 Ecoli DNA连接酶连接酶 T4 DNA连接酶连接酶 将将双链双链DNA片段片段“缝合缝合”起起来，恢复被限制酶切开的两个核苷来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键酸之间的磷酸二酯键G C T T A A GA A T T C 学习活动六：学习活动六：请选用适当的酶将下列请选用适当的酶将下列DNA片段连接起来片段连接起来G C T T A A GA A T T C G C T T A A GA A T T C Ecoli DNA连接酶连接
