DNA重組的基本工具 .pptx
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1、基因工程基因工程專題專題1基因工程的別名基因工程的別名操作環(huán)境操作環(huán)境操作對(duì)象操作對(duì)象操作水平操作水平基本過程基本過程DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)生物體外生物體外基因基因DNADNA分子水平分子水平剪切剪切 拼接拼接 導(dǎo)入導(dǎo)入 表達(dá)表達(dá) 基因工程是指基因工程是指基因工程是指基因工程是指按照人們的愿望按照人們的愿望按照人們的愿望按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),并通過并通過并通過并通過體外體外體外體外DNADNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物以重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物以重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物以重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物以新的新的新的新的遺傳
2、特性遺傳特性遺傳特性遺傳特性,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型生物類型生物類型生物類型和和和和生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品。由于基因工程是在。由于基因工程是在。由于基因工程是在。由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平分子水平分子水平上進(jìn)行設(shè)上進(jìn)行設(shè)上進(jìn)行設(shè)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的,因此又叫做計(jì)和施工的,因此又叫做計(jì)和施工的,因此又叫做計(jì)和施工的,因此又叫做DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)重組技術(shù)重組技術(shù)?;蚬こ痰母拍罨蚬こ痰母拍顔栴}探討:蘇云金芽孢桿菌含有一蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒
3、蛋白的基因。種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá),可培育出棉花細(xì)胞中表達(dá),可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。想一想想一想需要做哪些關(guān)鍵工作?需要做哪些關(guān)鍵工作?蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌毒蛋白毒蛋白毒蛋白毒蛋白普通棉花抗蟲棉普通棉花抗蟲棉解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具?解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具?“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶關(guān)鍵步驟一:關(guān)鍵步驟一:抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二:關(guān)鍵步驟二:抗蟲基因與棉花抗蟲基因與棉花DNA“縫合縫合
4、”關(guān)鍵步驟三:關(guān)鍵步驟三:抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子縫合針分子縫合針”DNADNA連接酶連接酶“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”基因進(jìn)入受體細(xì)胞的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體載體1.11.1、DNADNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”v1.1.主要來源:主要來源:v種類與命名:種類與命名:v作用特點(diǎn):作用特點(diǎn):v4.4.限制酶識(shí)別序列限制酶識(shí)別序列v5.5.作用結(jié)果:作用結(jié)果:識(shí)別雙鏈識(shí)別雙鏈識(shí)別雙鏈識(shí)別雙鏈DNADNA分子的某種分子的某種分子的某種分子的某種特定特定特定特定核苷核苷核苷核苷酸序列,并且使每條鏈中酸序列,并且使每條鏈中酸序列,并且使每
5、條鏈中酸序列,并且使每條鏈中特定部位特定部位特定部位特定部位的兩個(gè)核苷的兩個(gè)核苷的兩個(gè)核苷的兩個(gè)核苷酸之間的酸之間的酸之間的酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開。斷開。斷開。斷開。主要從原核生物中分離純化主要從原核生物中分離純化主要從原核生物中分離純化主要從原核生物中分離純化產(chǎn)生黏性末端或平末端產(chǎn)生黏性末端或平末端產(chǎn)生黏性末端或平末端產(chǎn)生黏性末端或平末端Go onGo on大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6 6 6 6個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成少數(shù)的識(shí)別序列由少數(shù)的識(shí)別序列由少數(shù)的識(shí)別序列由少
6、數(shù)的識(shí)別序列由4 4 4 4、5 5 5 5或或或或8 8 8 8個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成個(gè)核苷酸組成尋根問底尋根問底你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎?是什么嗎?原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵的入侵,但生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善但生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制,以防止外來病原物的侵害。的防御機(jī)制,以防止外來病原物的侵害。限限制酶制酶就是細(xì)菌的一種就是細(xì)菌的一種防御性工具防御性工具,當(dāng)外源,當(dāng)外源DNA侵入時(shí),會(huì)利用限制酶侵入時(shí),會(huì)利用限制酶將外源將外源DNA切割切割掉,以保證自身
7、的安全。所以,限制酶在原掉,以保證自身的安全。所以,限制酶在原核生物中主要起到切割外源核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效使之失效,從而達(dá)到從而達(dá)到保護(hù)自身保護(hù)自身的目的。的目的。Go backGo back種類與命名:現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。E EcocoR RS Smama粘質(zhì)沙雷氏桿菌粘質(zhì)沙雷氏桿菌(Serratia marcesens)大腸桿菌大腸桿菌大腸桿菌大腸桿菌(EscherichiaEscherichia coli coli R R)Go backGo back練習(xí):流感嗜血桿菌的練習(xí):流感嗜血桿菌的d d菌株菌株(Haemo
8、philus influenzae d)Haemophilus influenzae d)中先后分離到中先后分離到3 3種限制酶,則分種限制酶,則分別命名為別命名為:Hind、Hind和和Hind限制酶DNA解旋酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與限制性內(nèi)切酶與DNA解旋酶的區(qū)別解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵的磷酸二酯鍵將將DNADNA兩條鏈的氫鍵兩條鏈的氫鍵打開形成兩條單鏈打開形成兩條單鏈限制酶DNA水解酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與限制性內(nèi)切酶與DNA水解酶的區(qū)別水解酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵,形成片的磷酸二酯鍵,形成片段的段的DNA.DNA.切割
9、磷酸二酯鍵,形成切割磷酸二酯鍵,形成單個(gè)的脫氧核苷酸。單個(gè)的脫氧核苷酸。Go backGo backEcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端Go backGo backEcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端重復(fù)演示重復(fù)演示重復(fù)演示重復(fù)演示Go backGo back什么叫黏性末端?什么叫黏性末端?被限制酶切開的被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口,兩條單鏈的切口,帶有幾個(gè)帶有幾個(gè)伸出的核苷酸伸出的核苷酸,它們之間正好,它們之間正好互互補(bǔ)配對(duì)補(bǔ)配對(duì),這樣的切口叫,這樣的切口叫黏性末端黏性末端。Sma平末端平末端平末端平末端1、要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制、要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須
10、要用限制酶切幾個(gè)切口?可產(chǎn)生幾個(gè)黏性酶切幾個(gè)切口?可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平平)末端?末端?要切兩個(gè)切口,產(chǎn)生四個(gè)黏性要切兩個(gè)切口,產(chǎn)生四個(gè)黏性要切兩個(gè)切口,產(chǎn)生四個(gè)黏性要切兩個(gè)切口,產(chǎn)生四個(gè)黏性(平平平平)末端。末端。末端。末端。2、如果把兩種來源不同的、如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制用同一種限制酶來切割,產(chǎn)生的末端會(huì)是什么關(guān)系?酶來切割,產(chǎn)生的末端會(huì)是什么關(guān)系?會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生相同的黏性相同的黏性相同的黏性相同的黏性(平平平平)末端末端末端末端思考思考?3、不同限制酶切割形成的粘性末端能發(fā)生黏合、不同限制酶切割形成的粘性末端能發(fā)生黏合嗎?借助什么方式來完成黏合?嗎?借助什么方式來完
11、成黏合?能,前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補(bǔ),能,前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補(bǔ),能,前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補(bǔ),能,前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補(bǔ),通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵的方式來完成黏合。通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵的方式來完成黏合。通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵的方式來完成黏合。通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵的方式來完成黏合。GAATTCGAATTCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTTAAGCTTAAGGAATTCGAATTCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTTAAGCTTAAGEcoREcoRGGGGAATTCAATTCAA
12、TTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGGGGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGG不同來源的不同來源的不同來源的不同來源的DNADNA片段混合片段混合片段混合片段混合將不同種來源的將不同種來源的將不同種來源的將不同種來源的DNADNA片段連接起來片段連接起來片段連接起來片段連接起來生物生物生物生物A A基因片段基因片段基因片段基因片段生物生物生物生物B B基因片段基因片段基因片段基因片段GGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGG酶切酶切酶切酶切GAATTCGAAT
13、TCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTTAAGCTTAAGGGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGGGGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGG同一種同一種DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA連接酶連接酶區(qū)別區(qū)別1 1區(qū)別區(qū)別2 2相同點(diǎn)相同點(diǎn)尋根問底尋根問底DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎聚合酶是一回事嗎?為什么為什么?1)1)只能將只能將單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸連連接到已有的核酸片段上,接到已有的核酸片段上,形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵形成形成磷酸二酯鍵磷酸二
14、酯鍵1)1)在在兩個(gè)兩個(gè)DNADNA片段之片段之間間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵2)2)以以一條一條DNADNA鏈為模板鏈為模板,將將將將單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸通過磷酸通過磷酸通過磷酸通過磷酸二酯鍵二酯鍵二酯鍵二酯鍵連接成一條互補(bǔ)連接成一條互補(bǔ)的的DNADNA鏈鏈2)2)將將DNADNA雙鏈上的雙鏈上的兩兩個(gè)缺口同時(shí)連接個(gè)缺口同時(shí)連接起來,起來,不需要模板不需要模板 可把黏性末端之間的可把黏性末端之間的縫隙縫隙“縫合縫合”起來,起來,Ecoli DNAEcoli DNA連接酶或連接酶或連接酶或連接酶或T T4 4DNADNA連接酶連接酶連接酶連接酶即即即即恢復(fù)被限制酶切開的兩
15、個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵T4 DNA DNA連接酶連接酶連接酶連接酶還可把還可把平末端之間的縫隙平末端之間的縫隙“縫合縫合”起來,但效率較低起來,但效率較低T T4 4DNADNA連接酶連接酶連接酶連接酶二、“分子縫合針”DNA連接酶作用作用:把切下來的把切下來的DNA片段拼接成新的片段拼接成新的DNA,即將即將脫氧核糖和磷酸脫氧核糖和磷酸連接起來連接起來.作用原理:作用原理:催化磷酸二酯鍵形成催化磷酸二酯鍵形成類型:類型:類型EcoliEcoliDNADNA連接
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