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1、1.1 DNA重组技术的基本工具,一、教学目标： 1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。 2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 二、教学重点： DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 三、教学难点： 基因工程载体需要具备的条件。,一、自学导引：,基因工程的原理： 1.概念： 2.基因工程又叫DNA重组技术。 3.过程：这种技术是在生物体 ，通过对 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 和重新组合，然后导入受体细胞内，进行 繁殖，使重组基因在受体细胞内表达。,二、基础知识：,4.基因工程的特点： 1）它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。 2）
2、在DNA分子水平上进行操作。 3）是在体外进行的人为的基因重组。 4）一旦成功，便可遗传。 5）主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人们需要的新的生物类型和生物产品,切割, 拼接, 导入, 表达,基因重组,总结：,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,获取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DN
3、A连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,“分子手术刀”限制性内切酶 “分子缝合针”DNA连接酶 “分子运载车”载体,1. 限制性核酸内切酶“分子手术刀”,限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来的。能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，并且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。 特点：特异性。 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,三、DNA重组技术的基本工具,大肠杆菌(EcoR)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A
4、之间切开。,限制酶,限制酶,黏性末端和平末端,当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。,练习1、,下列关于限制酶的说法不正确的是 A限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布 B一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C不同的限制酶切割DNA的切点不同 D限制酶的作用是用来提取目的基因,练习2、,限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，Hind以及Bgl的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出
5、来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？ A. BamHI和EcoRI；末端互补序列AATT B. BamHI和Hind；末端互补序列GATC C. EcoRI和Hind；末端互补序列AATT D. BamHI和BglII；末端互补序列GATC,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。,（1）种类： （2）作用部位：,磷酸二酯键,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“
6、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。,2、DNA连接酶“分子缝合针”,练习3、,在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是 A限制酶和连接酶 B限制酶和水解酶 C限制酶和运载体 D连接酶和运载体,练习4、,依下图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是 A切断a处的酶为限制核酸性内切酶 B连接a处的酶为DNA连接酶 C切断b处的酶为解旋酶 D切断b处的为限制性内切酶,外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,导入过程需要运输工具载体。,载体的作用有哪些？,作用一：作为运输工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 作用
7、二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。,作为载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; 5) 载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.,3.基因进入受体细胞的运载”分子运输车”,常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体衍生物或某些动植物病毒,质粒：,
8、质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子 质粒是基因工程最常用的载体。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,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，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,练习5、,限制性内切酶的识别序列和切点是 GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶的切点。 请画出质粒被限制酶切割后形成的黏性未端。 _ 请画出目的基因两侧被限制酶切割后
9、形成的黏性未端。 _,本节内容小结：,1.知识梳理： DNA重组技术的基本工具： 限制酶（分子手术刀）：识别特定的核苷酸序列并切割两核苷酸之间的磷酸二酯键； DNA连接酶（分子缝合针）：连接两核苷酸之间的磷酸二酯键； 基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：最常用的是细菌质粒，还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。,2.方法、技巧、规律总结：,限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNA连接酶连接的正是两个断开此键的DNA片段。“分子运输车”是目的基因进入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择、表达的关键，可以说，没有它，目的基因即使进入受体细胞，也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。 3.思维误
10、区提示： DNA连接酶与DNA聚合酶根本不是同类酶，其功能特点大不相同，注意其区别。,4.DNA连接酶和 DNA聚合酶的异同：,基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的Ecoli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。,4.DNA连接酶和 DNA聚合酶的异同：,DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连
11、接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。 两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.9.620.9.6Sunday, September 6, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。07:51:4407:51:4407:519/6/2020 7:51:44 AM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.9.607:51:4407:51Sep-206-Sep-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。07:51:4407:51:4407:51Sunday, September 6, 2020 5、
12、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.9.620.9.607:51:4407:51:44September 6, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年9月6日星期日上午7时51分44秒07:51:4420.9.6 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年9月上午7时51分20.9.607:51September 6, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年9月6日星期日7时51分44秒07:51:446 September 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午7时51分44秒上午7时51分07:51:4420
13、.9.6 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。9/6/2020 7:51:44 AM07:51:442020/9/6 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。9/6/2020 7:51 AM9/6/2020 7:51 AM20.9.620.9.6 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。6-Sep-206 September 202020.9.6 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Sunday, September 6, 20206-Sep-2020.9.6 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.9.607:51:446 September 202007:51,谢谢大家,
