资源简介

(共35张PPT)
1
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
1
阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用(重、难点)。
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。
2
学习目标
我国是棉花的生产和消费大国，棉花在种植过程中，常会受到一些虫害的侵袭，其中以棉铃虫最为常见，它可以使棉花产量减少三分之一，甚至绝收。
大量施用农药
×
能不能导入“杀虫基因”到棉花细胞，使棉花自身产生抗虫蛋白来抵抗棉铃虫呢？
抗虫基因
转基因
基因工程
从社会中来
3
4
1.基因工程的概念
基因工程 P67
基因工程
对象
原理
优点
基本过程
基因
克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状
基因重组
剪切→拼接→导入→表达
分子水平
5
1.基因工程的概念
基因重组的三种类型
基因重组指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。
①MI后期，同源染色体分离，分同源染色体的非等位基因自由组合
②MI前期，四分体期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换
③转基因技术
1. 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？
2. 为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达
(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。
(3)都遵循碱基互补配对原则
(1)DNA是主要遗传物质。
(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。
(3)生物界共用一套遗传密码。
6
1.基因工程的概念
分析基因工程的理论基础
“分子手术刀”
“分子缝合针”
“分子运输车”
重组DNA技术的基本工具
剪
接
运
7
磷酸二酯键
8
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
主要是原核生物
来源
种类
数千种
限制酶不是一种酶，而是一类酶
特点
（1）识别双链DNA分子特定核苷酸序列
（2）断开磷酸二酯键
识别序列长度
一般为4~8个或其他数量的核苷酸，最常见的为6个核苷酸。
专一性
9
EcoR Ⅰ
(在G与A之间切割)
中轴线
黏性末端
平末端
Sam Ⅰ
(在G与C之间切割)
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
识别序列 规定从5’端→3’端读
10
EcoRⅠ
SamⅠ
特点1：都可以找到一条中（心）轴线；
特点2：中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。
正向读与另一条链反向读的碱基顺序完全一致
回文序列
11
1.下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ）
A．GAATTC B．GGGGCCCC
CTTAAG CCCCGGGG
C．CTGCAG D．CTAAATC
GACGTC GATTTAG
D
12
限制酶名字的由来
EcoRⅠ
属名Escherichia首字母
种名coli 前两个字母
R型菌株
从中分离的第一个限制酶
例如：流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)d株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:
Hind I
Hind II
Hind III
资料卡P72
13
1.推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？
细菌
细菌
细菌
限制酶
限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。
2.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？
含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
14
一、限制酶
3.请结合限制酶的作用特点，回答以下问题：
（1）限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？
不能
（2）请结合右图，推断限制酶切一次可断开 个磷酸二酯键，产生 个游离的磷酸基团，产生 个黏性末端，消耗 分子水。
限制酶只能识别并切开双链DNA分子
两
2
2
两
酶的专一性
15
一、限制酶
同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？
同种限制酶产生的黏性末端相同。
不同的限制酶可能会形成相同的黏性末端。
16
一、限制酶
用同种限制酶切割(EcoRⅠ)
T G A A T T C G
A C T T A A G C
A G A A T T C T
T C T T A A G A
问题: 把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？
缺口怎么办
17
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针”
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。
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
18
1.2 DNA连接酶——“分子缝合针”
种类 ___________________
___________________
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
作用
差别 只连接____________ 缝合___________和____________
E.coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
黏性末端
黏性末端
平末端
（效率较低）
都能将双链DNA片段“缝合“起来，
恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
2
种类:
19
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针”
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
(1)可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来；
E·coli DNA连接酶
(2)两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来。
T
C
G
A
T
C
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能将单个脱氧核苷酸连接到DNA链上！
20
T4 DNA连接酶
既可把黏性末端“缝合”起来，又可把平末端“缝合”起来，但连接平末端效率较低。
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
21
A A T T G
C
A
A
T
T
A
A
T
T
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
22
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
23
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
DNA(水解)酶
解旋酶
磷酸二酯键
碱基对之间的氢键
将DNA切成两个片段
磷酸二酯键
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
磷酸二酯键
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链
24
1.下列有关限制酶的叙述，错误的是
A.用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，4个磷酸二酯键断裂
B.限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越小
C.—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同
D.用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成重组质粒
√
解析　限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大，B错误。
25
2.(2022·黑龙江哈尔滨高二月考)下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是
A.DNA连接酶不需要识别特定的脱氧核苷酸序列
B.一种DNA连接酶只能连接一种黏性末端
C.将单个脱氧核苷酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键
D.连接两条DNA链上碱基之间的氢键
√
解析　DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不需要识别特定的脱氧核苷酸序列，A正确，D错误；
DNA连接酶可以连接互补的黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，所以一种DNA连接酶可以连接多种黏性末端，B错误；
DNA连接酶连接的是两个DNA片段，DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键，C错误。
26
2. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
质粒
将外源基因送入受体细胞。
动植物病毒
噬菌体
裸露、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA外，具有自我复制能力的环状双链DNA。
1
作用：
2
种类:
27
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车”
2. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
（1）稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上
（2）有一个至多个限制酶切割位点点
（3）具有特殊的标记基因
（4）对受体细胞无害、易分离
能使目的基因稳定存在且数量可扩增
供外源DNA片段（基因）插入其中
便于重组DNA分子的筛选
对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤
拟核DNA
质粒
大肠杆菌细胞
目的基因插入位点
复制原点
氨苄青霉素抗性基因
大肠杆菌及质粒结构模式图
3
载体需具备的条件:
28
2. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车”
1.若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用 作为载体，其原因是？
噬菌体
噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕
病毒对宿主细胞的侵染具有一定的物种（组织）特异性。
29
2．根据标记基因的作用，有同学认为在含有某种抗生素的培养基中筛选存活的受体细胞不一定是导入目的基因的受体细胞，这种说法是否合理？请解释。
合理，因为仅导入载体的和导入插入了目的基因的载体的受体细胞均能在该培养基中存活。
30
3.下列有关基因工程中载体的说法，正确的是
A.在基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒
B.作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和筛选的标记基因
C.携带目的基因的重组质粒只有整合到受体细胞的DNA上才会复制
D.质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核中的具有自我复制能力的环状双链DNA分子
√
解析　在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；
携带目的基因的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制，C错误；
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子，D错误。
31
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、噬菌体 、动植物病毒
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类：
磷酸二酯键
来源 ：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用： 把两条双链DNA片段拼接起来
32
实验 P74：
研磨
加酒精析出
溶解与鉴定
提取上清液
取上
清液
充分
研磨
纱布过滤
95%冷酒精
离心
离心
丝状物
沉淀物
33
问题1:你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定的结果如何？
观察提取的DNA的颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺试剂鉴定呈现蓝色说明实验基本成功；如果不呈现蓝色，可能的原因有所提取的DNA含量低，或者在实验操作过程中出现了失误等。
问题2:你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？
本实验粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。
34
问题3:与其他同学提取的DNA进行比较，看看实验结果有何不同，分析产生差异的原因。
实验结果不明显的可能原因：
①材料中的核物质没有充分释放出来，如研磨不充分或蒸馏水的量不够。
②加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。
③二苯胺最好现用现配，否则二苯胺变成浅蓝色，影响鉴定效果。
35

展开更多......

收起↑