1、人教版选修3 现代生物科技专题,问题探讨：,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。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。,普通棉花 抗虫棉,1.1 DNA重组技术的基本工具,想一想：需要做哪些关键工作？,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金杆菌,提取,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？,1.1 DNA重组技术的基本工具,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,从苏云金杆菌细胞内提取出抗虫基因,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA拼接,关键步骤三：,
2、抗虫基因导入受体(棉花)细胞,1.1 DNA重组技术的基本工具,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,“分子手术刀” 限制性核酸内切酶,“分子缝合针” DNA连接酶,“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,1.1 DNA重组技术的基本工具,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,来源：,主要从原核生物中分离纯化出来。,种类：,已从近300种微生物中分离出约4000种限制酶。,作用：,1.能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列 2.使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,具有特异性。 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，,作用特点：,大多数限制酶
3、的识别序列由6个核苷酸组成 少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成,限制酶的识别序列：,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,形成两种末端,EcoRI限制酶的切割：,SmaI限制酶的切割,216,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(平)末端？,要切两个切口，产生四个黏性(平)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(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,思考?,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二
4、酯键,1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板,二、DNA连接酶“分子缝合针”,二、DNA连接酶“分子缝合针”,1、作用：,形成磷酸二酯键,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。,2、类型：,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,来源,功能,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复 磷酸 二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),相同点,差别,二、DNA连接酶“分子缝合针”,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,Ecoli DNA连接酶 或T4DN
5、A连接酶,即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低,T4DNA连接酶,三、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,1、假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？,导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。,2、作为载体没有切割位点将怎样？,3、目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？,如果载体上有遗传标记基因，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。,4、如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？,载体对受体有害，将影响受体细胞的新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更
6、多带有目的基因的载体。,载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。,作为载体的必要条件：,有切割位点供外源DNA片段(基因)插入。 能自我复制并能带着插入的目的基因一起复制 有遗传标记基因供重组DNA的鉴定和选择。 载体DNA必需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。 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。,实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。,质粒：,裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。,三、基因进入受体细胞的载体“分
7、子运输车”,质粒,质粒：,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别。,三、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，且分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。,质粒噬菌体的衍生物动植物病毒等,载体的种类：,三、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,小结,随堂练习,1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ） A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列 B、EcoRI切割的是GA之间的氢键 C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA D限制酶只存在于原核生物中,答案：C,2. （多选）有关基因工程的叙述中
8、，错误的是A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体,答案：BD,3、不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制 （ ）B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因D、它是环状DNA,答案：D,磷酸二酯键：,磷酸二酯键：,一个核苷酸脱氧核糖上第3位的羟基与下一个核苷酸脱氧核糖上第5位的磷酸羟基脱水缩合成酯键，该酯键称3,5磷酸二酯键。,BACK,切割DNA分子时产生的两种不同末端,BACK,EcoRI限制酶的切割：,中轴线,黏性末端,黏性末端,在G与A之间切割,大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只
9、能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,EcoR ,黏性末端,黏性末端,EcoR,黏性末端,黏性末端,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,什么叫黏性末端？,限制酶,什么叫黏性末端？,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,BACK,中轴线,SmaI限制酶的切割：,平末端,平末端,只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。,Sma ,平末端 平末端,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,BACK,三 模拟操作：重组DNA分子的模拟操作,注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。 首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对； 第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别序列，并存在G-A的切割位点。,标记基因,抗四环素的基因,抗氨苄青霉素的基因,特定颜色的基因,四环素,氨苄青霉素,4.标记基因的作用及其应用,习题:已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么?请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论,
