DNA重组技术的基本工具(自制课件)

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DNA重组技术的基本工具(共32张PPT)

DNA重组技术的基本工具(共32张PPT)
基础理论和技术发展催生了基因工程
E·coliDNA连接酶
3)1977年DNA合成和测序技术的发明
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
通过长期的进化,细菌中含有某种限制酶,其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列,或者通过甲基化酶将甲基转移到识别序列的
碱基上,使限制酶不能将其切开。
这样,尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断,并且可以防止外源DNA的入侵。
——特异性
(1)识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列
(2)在特定的位点切割DNA分子。
例如:大肠杆菌的EcoRⅠ限制酶只能识别GAATTC序
列,并在G和A之间切开。
“分子手术刀”---限制性核酸内切酶(限制酶)
• 限制酶的识别序列:
能被限制性内切酶特 大异多性数识限别制的酶切的割识部别位序都列具由
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。
思考与探究 P7
4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗?
迄今为止,所发现的DNA连接酶都不具 有连接单链DNA的能力,至于原因,现在还 不清楚,也许将来会发现可以连接单链DNA 的酶。
通过长期的进化,细菌中含有某种限制酶,其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列,或者通过甲基化酶将甲基转移到识别序列的
碱基上,使限制酶不能将其切开。
Haemophilus influenzae d )中先
后分离到3种限制酶,则分别命名为:
HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ
一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
大多数限制酶的识别序列由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

DNA重组技术的基本工具优秀课件

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基因工程(gene engineering)
• 又称基因拼接技术,或DNA重组 技术。 通俗的说,就是按照人们的意愿,进行 严格的设计,并通过体外DNA重组和转 基因等技术,赋予生物经新的遗传特性, 从而创造出更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。
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设想
让禾本科植物也能 固氮? 根瘤菌的固氮作用
为你 作什能用么推是限测什制限么酶吗制不酶?剪存切在细于菌原本核身生的物D中NA的?
通 的 的 基 不原在制菌利安能过 细 识 转长核,全的用长 胞 别 移将期以。生一 限的防 所物种 制期,切到其进止 以易酶防的其割所切化外 ,受御将进序识开D过来限自性外N化 列 别。程病制然工源A, 序,这分中原酶界具DN细 列或样形物在外,子A切菌 的者,成的原源当中割了侵核外D中 碱通尽不N掉一害生源含 基管过A具的,套。物D有 上细甲备N入以完中限A某 ,菌基这侵侵保善主制种 使中化种入证,的要酶限限含酶自时但防起限就制制有将身,生御到是制的会物机切细酶酶某甲酶 种割限外制源D酶N也A、不使会之使失自效身,从的而D达N到A被保切护自断身,的并 且目可的以。 防止外源DNA的入侵。
DNA连接酶的作用
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA,即将 脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯 键
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DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来,
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意:DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口, 但不能连接单链DNA!
①细菌的质粒 ②病毒:λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
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最常用运载体——质粒

课件6:1.1 DNA重组技术的基本工具

课件6:1.1 DNA重组技术的基本工具

1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
1、限制性核酸内切酶(限制酶)—“分子手术刀” (1)来源:主要从原核生物中分离出来。
1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
1、限制性核酸内切酶(限制酶)—“分子手术刀” (2)作用
识别双链DNA分子 的某种特定核苷酸 序列,并且使每一 条链中特定部位的 两个核苷酸之间的 磷酸二酯键断开。
六核苷酸,平端切口
1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
1、限制性核酸内切酶(限制酶)—“分子手术刀” (4)结果
1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
2、DNA连接酶—“分子缝合针”
与DNA有关的四种酶
酶的种类
作用底物
限制酶
DNA连接酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
Bam H I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
四核苷酸,平端切口 六核苷酸,粘端切口
Bgl I Eco R I
‥ ‥A G A T C T ‥‥ ‥ ‥T C T A G A ‥‥
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
形成单链DNA
1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)载体的作用 (2)载体需要具备的 条件 (3)常见的载体
重组质粒
1.1 DNA重组技术的基本工具(工欲善其事,必先利其器)
3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)载体的作用

1.1DNA重组技术的基本工具(共27张PPT)

1.1DNA重组技术的基本工具(共27张PPT)
人类需要的基因产物
优点
克服远缘杂交不亲和的障碍 定向改造生物的性状
讨论:
普通棉花
基因工程的工具
苏云金芽孢杆菌含有一种可以
合成毒蛋白的基因。
抗虫棉
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。
想一想:完成抗虫棉的培育,需要哪些关键工作?
基因工程培育抗虫棉的简要过程:
苏云金芽孢杆菌
限制酶的识别特点
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称, 重复排列。称为回文序列

如:GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
例:大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别
_G_A_A_T_T_C___序列,并切割_G__和_A__之间的_磷__酸__二_酯__键__。 切割后产生_黏__性__末__端___。
①……CGTGCA

…AC …TG

GC… CG…
④……GCTTAA 反

⑤ G… ACGTC…
⑥ ……CGCG

GT… CA…
⑧AATTCG……
对 称
①和⑤能连接形成 ③和⑥能连接形成
②和⑦能连接形成 ④和⑧能连接形成
三、“分子运输车”——基因进入受体细胞。
4、作用: 切割DNA 5、结果: 形成两种末端
粘性末端 平末端
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗?
限制酶在原核生物中的作用:
原核生物易受自然界外源DNA的入侵,但生物在长期的 进化过程中形成了一套完善的防御机制,以防止外来病原 物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具,当外源DNA 侵入时,会利用限制酶将外源DNA切割掉,以保证自身的安 全。所以,限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使 之失效,从而达到保护自身的目的。

《DNA重组技术的基本工具》课件

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单链
将游离的脱氧 核苷酸通过磷 酸二酯键连接 起来
思 考 用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要形成几 个磷酸二酯键? 2个 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键? 4个 外源基因(如抗虫基因)怎样才能运送到受体细胞 (如棉花细胞)? 需要“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
如果载体上有遗传标记基因,就可 通过标记基因的表达来检测。 如果载体对受体细胞有害将怎样? 将影响受体细胞新陈代谢,进而使 转入的外源基因也可能无法表达。
运载体的种类:质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
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。
1.要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几刀? 可产生几个黏性(平)末端?
要切两刀,产生四个黏性(平)末端。
2.如果把两种来源不同的DNA用同种限制酶来切割,会怎样?
会产生相同的黏性(平)末端
3.如果把具有相同黏性(平)末端的DNA连接起来,又会怎样呢?
得到重组DNA
G C G A A T T C C C
D )
2、以下说法正确的是( C ) A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B.质粒是基因工程中唯一的运载体
C.载体必须具备的条件之一是:具有多个限制酶
切点,以便与外源基因连接
D.基因控制的性状都能在后代表现出来
3、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌
素抗性基因,该抗性基因的主要作用是( B )
•DNA双螺旋结构的确立
•遗传信息传递方式(中心法则)的认定 技术保障 • 限制性核酸内切酶 基因工程工具 • DNA连接酶 • 基因载体(如质粒) 的发现和应用
基因工程培育抗虫棉的简要过程

DNA重组技术的基本工具课件

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1 . 质 粒 来 源 于 __许__多___细__菌__和__酵__母__菌__等__生__物___ , 本 质 是 __环__状__D_N__A_分__子______。
2.作为载体的条件有: (1)目的基因进入受体细胞后要扩增产生更多的目的基因, 因此要求携带目的基因的载体具有_自___我__复__制___的特点。 (2)载体 DNA 要携带目的基因,因此要求载体 DNA 必须 有___一__个__或__多__个__限__制__酶_____切点。 (3)目的基因进入受体细胞后要进行鉴定和选择,一般利用 质粒上特殊的遗传_标__记__基__因___。 (4)霍乱弧菌中也含有质粒,能否用来做载体?_不__能__。因 此,我们选择的载体应该对_受__体__细__胞__无__害___。
解析 一般来说,一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核 苷酸序列,并在特定的切割位点切割 DNA,限制酶Ⅰ切割质粒的 过程为: 限制酶Ⅱ切割目的基因的过程为:
虽然限制酶Ⅰ与限制酶Ⅱ识别的碱基序列不同,但切割后形 成的黏性末端是可以互补的,或者说两种限制酶切割后所形 成的黏性末端是相同的,因此在 DNA 连接酶的作用下可以 将这两种酶切割后形成的黏性末端连接起来。
答案
③能。因为上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相 同的。
【归纳提炼】
1.DNA 连接酶与限制性核酸内切酶的比较
(1)区别
作用
应用
限制性核 使特定部位的磷酸二 用于提取目的基因
酸内切酶 酯键断裂
和切割载体
DNA 在 DNA 片段之间重 用于基因表达载体 连接酶 新形成磷酸二酯键 的构建
(2)两者的关系可表示为:
2.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较
DNA 连接酶

DNA重组技术的基本工具ppt课件

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DNA连接酶
DNA聚合酶
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
模板
不需要
需要
作用对象 在两个DNA片 只能将单个核苷酸

段之间形成磷 连接到已有的
同 点
酸二酯键
DNA片段上,形
作用结果
形成完整的重
成磷酸二酯键 形成DNA的一条
组DNA分子

用途
基因工程
ppt课件D. NA复制
26
三、基因进入受体细胞的载体
3
ppt课件.
基因工程的概念理解
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
原理
基因重组
目的
定向改造生物的遗传性状
4
ppt课件.
基因工程培育抗虫棉的简要过程:
苏云金芽孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性)
抗虫基因 与载体DNA拼接,导入
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G 基因的针线:DNA连接酶
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
17
ppt课件.
二、分子缝合针——DNA连接酶
DNA连接酶的作用过程:
A
T
T
A
连接酶连接磷酸二酯键
“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
7
ppt课件.
§1-1 DNA重组技术的基本工具
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基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
操作对象 操作水平 基本过程 实质 结果
生物体外
基因
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
基因重组 人类需要的基因产物(新 的生物类型和产品)
大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC 序列,并在G和A之间切开。 在G与A之 间切割 中轴线
EcoRI限制酶的切割
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。
黏性末端
SmaI限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列,并在C和G之间切开。
思考
这类酶存在于原核生物中有什么作用呢? 原核生物易受到自然界外源DNA的入侵,但生 物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机 制,限制酶就是细菌的一种防御工具,当外源DNA 侵入时,限制酶会切割外源DNA,使之失效,从而 达到保护自身的目的!
磷酸二酯键
5’
A
1’
5’端
3’端
4’
3’ 2’
3’,5’-磷 酸二酯 键
模板 作用对象
不 同 点
作用结果 用途
形成完整的重 组DNA分子 基因工程
形成DNA的一条 链
DNA复制
最常用运载体——质粒
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体(即拟核
DNA)之外,并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
有标记基因的存 在,可用含青霉 素的培养基鉴别。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
专题1 基因工程
生长快、肉质好的转基因 鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,
并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的 遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类 型和生物产品。由于基因工程是在DNA 分子水平上进行 设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术。 原理: 操作水平: DNA分子水平 基因重组 基本过程: 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
G AA T T C
C T T AA G
G AA T T C
C T T AA G
用同种限制酶切割
G AA T T C G G AA T T C G
C T T AA
C T T AA
基因的针线:DNA连接酶
A T A T T A T A G C
DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶
A
A T
T
返回
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
相 同 点
作用实质
化学本质
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质 不需要 在两个DNA片 段之间形成磷 酸二酯键 需要
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G与C之 间切割
中轴线
SmaI限制酶的切割
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。
平末端
平末端
尝试写出下列序列受EcoRI 限制酶作用后的黏性末端
CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT
目的 基因
GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来, 两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意:DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口, 但不能连接单链DNA!
DNA连接酶的缝合作用
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
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
DNA聚合酶的作用
5’ 4’ 3’
G
1’ 2’
5’端 3’端
限制酶的识别序列
仔细观察各限制酶 识别的特定序列有 何 特点?
限制酶所识别的序列的特点是: 呈现碱基互补对称,无论是6个 碱基还是4个碱基,都可以找到 一条中心轴线,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
9
EcoRI限制酶的作用
优点:
定向地改造生物的遗传性状;
实现基因在不同物种之间的转移,迅速培育 出生物新品种
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到 另一种生物上并成功表达?
1、大多数生物的遗传物质都是DNA,且主要为双螺 旋结构,即不同生物的DNA分子基本结构是相同 的,都遵循碱基互补配对原则 。所以不同的生物 DNA可以嫁接
载体的必 要条件
2)具多个限制酶切点,以便与外源基因连接。 3)具有某些标记基因,便于进行鉴定和选择。 4)必须是安全的 ,对受体细胞无害。 5)载体DNA 分子应大小适中,以便于提取和操作 ①细菌的质粒
载体的种类
②病毒:λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
寻根问底
为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA? 通过长期的进化,细菌中含有某种限制酶 的细胞,其DNA分子中不具备这种限制酶 的识别切割序列,或者通过甲基化酶将甲 基转移到所识别序列的碱基上,使限制酶 不能将其切开。这样,尽管细菌中含有某 种限制酶也不会使自身的DNA被切断,并 且可以防止外源DNA的入侵。
2、地球上的所有生物共用一套遗传密码,所以,一 种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达
1.1DNA重组技术的基本工具
基因的大小以纳米计算,要对它进行剪切、 拼接等操作,没有非常精细的工具是不行的。 进行基因操作最少需要以下三种工具:
• 准确切割DNA的工具(“分子手术刀”) ——限制性内切酶 • DNA片段的连接工具(“分子缝合针”) ——DNA连接酶 • 基因转移工具(“分子运输车”) ——基因进入受体细胞的载体
自主学习
阅读课本4-5页“限制性核酸内切酶——分子 手术刀”的相关内容,填写下表
来源 种类 作用
主要从原核生物中分离纯化而来 已经分离出大约4000种 1、识别双链DNA分子的某种特定核苷酸 序列 2、使每一条链中特定部位的两个核苷酸 之间的磷酸二酯键断开。
专一性
作用结 果
形成两种末端:黏性末端或 平末端
G AA T T C
C T T AA G
自主学习
阅读课本第5页“分子缝合针”——DNA连接 酶的相关内容,填写下表
类型
来源
功能
相同点 差别
E· coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷 只能连接黏性末端 酸二酯 能连接黏性末端和 T4DNA连接酶 T4噬菌体 键 平末端(效率较低)
DNA连接酶的缝合作用
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。
自主学习
阅读课本第6页“分子运输车”——运载体 的相关内容,填写下表
1)作为运载工具,将目的基因导入受体细胞中
载体的作用
2)在受体细胞内对目的基因进行大量复制 1)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
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