资源简介

(共49张PPT)
第三章 基因工程
复习——基因
通常是指具有遗传效应的DNA片段。
基因：
能够被转录（DNA→RNA）或能够调节转录的DNA片段
基因是DNA片段，DNA片段不一定是基因
复习——DNA的结构
核酸
DNA （脱氧核糖核酸）
RNA （核糖核酸）
核苷酸(基本单位)
磷酸
五碳糖（核糖/脱氧核糖）
含氮碱基
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
1’
2’
3’
4’
5’
2’
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
A
G
C
T
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
尿嘧啶
A
G
C
U
复习——DNA的结构
核酸
初步水解
彻底水解
核苷酸(基本单位)
磷酸
五碳糖
含氮碱基
复习——DNA的结构
3’, 5’—磷酸二酯键
3’
5’
3’, 5’—磷酸二酯键
复习——DNA的结构
3’
5’
双螺旋结构
氢键
A=T G≡C（碱基互补配对原则）
反向平行
5’
3’
3’
5’
双螺旋结构
反向平行
5’
3’
3’
5’
复习——DNA的结构
DNA中的 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
脱氧核糖和磷酸
碱基
氢键
A=T G≡C（碱基互补配对原则）
复习——DNA的结构
双螺旋结构
氢键
A=T G≡C
反向平行
5’
3’
3’
5’
指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的 和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，因此又叫作 。
转基因
新的生物类型
分子水平
重组DNA技术
基因工程
环斑病毒的
非转基因木瓜
转基因木瓜
导入抗性基因
基因工程
操作对象：
原理：
基因（分子水平）
基因重组
操作环境：
生物体外 (基因的表达在体内)
指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的 和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，因此又叫作 。
转基因
新的生物类型
分子水平
重组DNA技术
基因工程
操作对象：
原理：
基因（分子水平）
基因重组
操作环境：
生物体外 (基因的表达在体内)
指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的 和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，因此又叫作 。
转基因
新的生物类型
分子水平
重组DNA技术
基因工程都是在生物体外完成的
基因工程（视频）
操作对象：
原理：
基因（分子水平）
基因重组
操作环境：
生物体外 (基因的表达在体内)
目的：
定向地改造生物的遗传特性，获得更符合人们需要的生物类型和生物制品
指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的 和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，因此又叫作 。
转基因
新的生物类型
分子水平
重组DNA技术
第1节 重组DNA技术的基本工具(第一课时)
讲课人：涂梦婷
第三章 基因工程
培育抗虫棉的简要过程
普通棉花
（无抗虫特征）
苏云金芽孢杆菌
（有抗虫特征）
提取
抗虫基因
棉花细胞
与载体DNA拼接，导入
（含抗虫基因）
植物组织培养技术
转基因抗虫棉
这个过程需要哪些
“分子工具”？
重组DNA技术的基本工具
限制性内切核酸酶
——“分子手术刀”
这个过程需要哪些“分子工具”？
DNA连接酶
——“分子缝合针”
基因进入受体细胞的载体
——“分子运输车”
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
来源：
种类：
主要是从原核生物中分离纯化出来的
数千种——现在已经从约300种微生物种分离出了约4000种限制酶
粘质沙雷式杆菌（Serratia marcescens） Sma Ⅰ
大肠杆菌（Escherichia coli R） EcoR Ⅰ
属名首字母
种加词头两个字母
菌株型号
数字表示分离出来的第几种限制酶
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
特点：
特异性
5′
3′
5′
3′
EcoRⅠ
中心轴线
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
特点：
特异性
5′
3′
5′
3′
EcoRⅠ
中心轴线
5′
3′
5′
3′
SamⅠ
一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
特点：
特异性
5′
3′
5′
3′
EcoRⅠ
中心轴线
5′
3′
5′
3′
SamⅠ
一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
黏性末端(AATT)
平末端
一般由6个核苷酸组成
（回文序列）
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
BamHⅠ ; EcoRⅠ ;
HindⅢ ; BglⅡ 。
写出下列限制酶切割形成的黏性末端
GATC
AATT
AGCT
GATC
判断2：不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端（ ）
判断3：相同的黏性末端也可能是由不同限制酶作用形成的（ ）
√
√
判断1：同种限制酶切割产生的黏性末端一定是相同的（ ）
√
请判断：以下黏性末端是否由同一种限制酶作用产生的。
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
×
GAATTC
CAATTG
GTTAAC
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
请结合左图，推测以下答案：
①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键
②产生_____个游离的磷酸基团
③产生____个黏性末端
④消耗____分子水
2
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
请结合左图，推测以下答案：
①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键
②产生_____个游离的磷酸基团
③产生____个黏性末端
④消耗____分子水
2
2
2
2
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
请结合左图，推测以下答案：
①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键
②产生_____个游离的磷酸基团
③产生____个黏性末端
④消耗____分子水
2
2
2
2
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
1、想要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切_____个切口，可产生____个黏性末端，有____个磷酸二酯键被断开
2
4
4
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
…TCCTAG
…AGGATCTTAA
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
GGTATG…
AATTCCATAC…
5′
3′
5′
3′
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
1、想要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切_____个切口，可产生____个黏性末端，有____个磷酸二酯键被断开
2、如果把两种来源不同DNA用同一种限制酶来切割，会怎么样？
2
4
4
会产生相同的黏性末端
分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）
根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身安全。
旁栏思考
推测限制酶为什么不会剪切原核生物本身的DNA？
含有某种限制酶的细菌的DNA分子不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰
（甲基化）
1. 基因工程的诞生和发展
① 别名: 。
② 原理: 。
③ 操作对象: 。
④ 操作水平: 。
⑤ 操作环境: 生物 （体内/体外）进行
⑥ 结果： 。
⑦ 优点：
基因重组
DNA分子水平
重组DNA技术
基因
体外
创造出符合人们需要的生物类型和生物产品
定向改造生物性状（目的性强）
复习
复习
限制酶
来源
特点
原核生物
特异性
只识别特定的核苷酸序列
只断开特定部位的磷酸二酯键
一般由6个核苷酸组成
（回文序列—中心对称、反向平行）
①能根据切出的片段说出限制酶的识别序列和位点
···TG
···AC
CA···
GT···
···G
···CTGCA
ACGTC···
G···
切割末端类型
黏性末端和平末端
复习
②限制性核酸内切酶作用后产生的黏性末端、断裂的磷酸二酯键数等问题
Ⅰ质粒切割时断开了____个磷酸二酯键
Ⅱ质粒切割前后分别有____、____个游离的磷酸基团
Ⅲ质粒切割时产生____个黏性末端
Ⅳ质粒切割时消耗____分子水
Sam Ⅰ
2
0
2
2
2
Ⅰ断开了____个磷酸二酯键
Ⅱ产生了____个游离的磷酸基团
Ⅲ产生了____个黏性末端
Ⅳ消耗了____分子水
4
4
4
4
复习
已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（ ）
A.3 B.4 C.9 D.12
a、b、c、d
ab、bc、cd、
abc、bcd、
C
复习
已知某限制性内切酶在一环状DNA分子上有3个酶切位点，如下图所示，现有多个上述环状DNA分子，如果每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，从理论上分析，产生不同长度的DNA片段最多有( )
A.6种 B.7种 C. 8种 D.9种
B
a、b、c
ab、bc、ca、
链状abc
a
b
c
1.下列关于限制酶的说法，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后都会形成黏性末端
D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
练习
B
下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（　　）
A.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性
B.限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNA
C.限制酶在任何部位都能将DNA切开
D.限制酶只能从原核生物中提取
练习
B
3.某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是（ ）
练习
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
B
下图甲是一个DNA片段，箭头处代表不同限制酶的切点，
据图回答：
（1）用EcoR Ⅰ 酶切，能得到 种DNA片段；
（2）用Pst Ⅰ 完全酶切，能得到 种DNA片段；
（3）同时用Sma Ⅰ 和Pst Ⅰ 完全酶切，能得到 种DNA片段；
（4）只用Pst Ⅰ 酶切，最多能得到 种DNA片段。
2
3
5
5
练习
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
分子缝合针——DNA连接酶
将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
作用：
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
A
×
分子缝合针——DNA连接酶
①…CTGCA
…G
②…C
…GTTAA
G…
ACGTC…
④ AATTC…
G…
A. ①③；②④ B. ①②；③④ C. ①④；②③ D.以上都不对
以下哪些末端能够重新组合在一起？
① ③ 连接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶识别。
② ④ 连接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶识别。
能
不能
√
…CTGCAG …
…GACGTC …
…CAATTC …
…GTTAAG …
分子缝合针——DNA连接酶
①…CTGCA
…G
②…C
…GTTAA
G…
ACGTC…
④ AATTC…
G…
A. ①③；②④ B. ①②；③④ C. ①④；②③ D.以上都不对
以下哪些末端能够重新组合在一起？
由不同限制酶切割所得的两个相同的黏性末端不能再被之前所用的限制酶识别
√
分子缝合针——DNA连接酶
种类：
平末端
黏性末端
类型
来源
功能 只缝合____________ 缝合_________和_________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端(效率较低)
磷酸二酯键
E.coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
DNA连接酶vsDNA聚合酶
A
G
T
C
A
T
A
DNA聚合酶
DNA连接酶vsDNA聚合酶
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
DNA连接酶vsDNA聚合酶
A
G
T
C
A
T
A
DNA聚合酶
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
DNA连接酶
DNA连接酶vsDNA聚合酶
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
几种相关酶的比较
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
解旋酶
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
碱基对之间
的氢键
练习
1.DNA连接酶是重组DNA技术中常用的一种工具酶。
下列相关叙述正确的是（ ）
A.能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键
B.能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
C.能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键
D.DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
C
2、(不定项) 以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。
下列叙述不正确的是（ ）
A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的
B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的
C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子
D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键
ABC
练习

展开更多......

收起↑