1.1生態(tài)工程基本操作工具課件

1、什么叫基因工程？,基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。指按照人們的愿望，在DNA分子水平上進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。,1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具,解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？,抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來,抗蟲基因與載體“縫合”,抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞,,,“分子手術(shù)刀”—— 限制性核酸內(nèi)切酶,“分子縫合針”—— DNA

2、連接酶,“分子運(yùn)輸車”—— 載體,一、限制性內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”,主要從原核生物中分離純化出來。,②種類：,已從近300種微生物中分離出4000種限制酶。,③作用：,1.能識(shí)別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列。2.使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。,①來源：,限制性內(nèi)切酶在原核生物中的作用是什么？,切斷外源DNA，使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。,A,,C,一個(gè)核苷酸核糖上第3位的羥基與下一個(gè)核苷酸核糖上第5位

3、的磷酸羥基脫水縮合成酯鍵，該酯鍵稱3,5磷酸二酯鍵。,磷酸二酯鍵,切割位點(diǎn),一、限制性內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”,④作用特點(diǎn)：,特異性,即：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。,大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成 少數(shù)的識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成,⑤限制酶的識(shí)別序列：,想一想限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？,限制酶所識(shí)別的序列，無論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線（如圖

4、），中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向、對(duì)稱、重復(fù)排列的。,限制酶所識(shí)別序列的特點(diǎn)：,EcoR I 限制酶的切割,,,黏性末端,黏性末端,大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。,Sma I 限制酶的切割,,SmaⅠ,,,平末端　　　平末端,只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。,【隨堂檢測(cè)】,1、下列黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的 是（ ）

5、 A、①② B、①③ C、①④ D、②③,A,【隨堂檢測(cè)】,2.下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述，錯(cuò)誤的是（ ）,A.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的脫氧苷酸序列B.限制酶的活性受溫度的影響C.限制酶能識(shí)別和切割RNAD.限制酶可從原核生物中提取,C,【隨堂檢測(cè)】,3.下列實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)的是（ ）,A.水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因純合新品種B.抗蟲小麥與矮桿小麥雜交，通過基因重組

6、獲得坑蟲矮桿小麥C.將含有抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D.用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子改善發(fā)生變異的大豆,C,【隨堂檢測(cè)】,4.下列關(guān)于基因工程的說法中，正確的是（ ）,A.基因工程的設(shè)計(jì)和施工是細(xì)胞水平上進(jìn)行的B.基因工程都是在生物體外完成的C.基因工程是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行的操作D.基因工程能打破物種的界限，定向改造生物性狀,D,【思考?討論】,要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要

7、用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？,要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。,如果把兩種不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？如果把同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶來切割，結(jié)果又會(huì)怎樣呢？,不同的DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同； 同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不同。,【尋根問底】,1、聯(lián)系你已有的知識(shí)，想一想，為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？,1）細(xì)菌本身不含這種限制酶的

8、識(shí)別序列。,2）細(xì)菌通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使之不能切開。,2、限制性內(nèi)切酶和DNA水解酶的區(qū)別是什么？,二、DNA連接酶 ——“分子縫合針”,①作用:,把切下來的雙鏈DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來，催化磷酸二酯鍵形成。,,,,,二、DNA連接酶 ——“分子縫合針”,②類型：,E·coliDNA連接酶,T4DNA連接酶,來源,功能,大腸桿菌,T4噬菌體,恢復(fù)磷酸二酯鍵,只能連接黏性末

9、端,能連接黏性末端和平末端(效率較低),相同點(diǎn),差別,課本P7 【思考與探究】 第1題,比較下列幾種酶,,,,,,,,,,,【隨堂檢測(cè)】,5.圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(　 　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②,C,【隨堂檢測(cè)】,6.下列有關(guān)限制性內(nèi)

10、切酶識(shí)別的敘述，不正確的是(　 )A．從反應(yīng)類型來看，限制性內(nèi)切酶催化的是一種水解反應(yīng)B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度、pH的影響C．一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別雙鏈DNA中某種特定的脫氧核苷酸序列D．限制性內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的幾率就越小,D,【隨堂檢測(cè)】,7.據(jù)右圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是（　 ）A. 限制性內(nèi)切酶可以切斷a處，DNA連接酶可以連接a處B. DNA聚合酶可以連接

11、a處C. 解旋酶可以使b處解開D. 連接C處的酶可以為DNA連接酶,D,【隨堂檢測(cè)】,8.下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是（　 ）A. 將單個(gè)核苷酸加到某個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵B. 將斷開的2個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C. 連接2條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D. 只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來，而不能將兩者之間的平均末端進(jìn)行連接,B,【隨堂檢測(cè)】,9.“黃金大米”是將胡

12、蘿卜素轉(zhuǎn)化酶的基因?qū)氲剿炯?xì)胞中而制備成功的。一般來說，在制備“黃金大米”植株的過程中，不需要使用下列中的（　 ）A. 限制性核酸內(nèi)切酶 B. 纖維素酶C. DNA連接酶 D. DNA聚合酶,B,三、載體 ——“分子運(yùn)輸車”,1、運(yùn)載體的作用是什么？,作用一：作為運(yùn)載工具，將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。作用二：利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞

13、內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。,2、常見的運(yùn)載體有哪些？,動(dòng)植物病毒等,質(zhì)粒,λ噬菌體的衍生物,,探究：載體需要的條件,載體需要的條件：　?、庞?-多個(gè)限制酶切點(diǎn)　?、茖?duì)受體細(xì)胞無害　?、菍?dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)　　⑷有某些標(biāo)記基因，便于篩選,⑶假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？,⑴作為分子運(yùn)輸車——載體，如果沒有切割位點(diǎn)將會(huì)怎樣？,⑵霍亂菌的質(zhì)粒多個(gè)限制酶切點(diǎn)，你會(huì)用它來做分子運(yùn)輸

14、車嗎？,⑷怎樣檢測(cè)目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞？,質(zhì)粒：,裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。,在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。,,有標(biāo)記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別。,,有切割位點(diǎn),,能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制,已知標(biāo)記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細(xì)菌的質(zhì)粒中有無標(biāo)記基因或標(biāo)記基因是什么？請(qǐng)

15、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。,對(duì)照組：不添加抗生素,實(shí)驗(yàn)組1：添加一定濃度的四環(huán)素,實(shí)驗(yàn)組2：添加一定濃度的氨芐青霉素,實(shí)驗(yàn)組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素,練習(xí),既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因,只含有抗四環(huán)素基因,只含有抗氨芐青霉素基因,既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因,【隨堂檢測(cè)】,10. 質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它的主要特點(diǎn)是（　 ） ①能自主復(fù)制

16、 ②不能自主復(fù)制 ③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ④蛋白質(zhì) ⑤環(huán)狀RNA ⑥環(huán)狀DNA ⑦對(duì)宿主細(xì)胞無害 A. ①③⑤⑦ B.②④⑥ C.①③⑥⑦ D.②③⑥⑦11. 下列不適合用于基因工程的運(yùn)載體是（ ） A、質(zhì)粒 B、噬菌體