《DNA重组技术的基本工具》(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 课件

DNA重组技术的基本工具  课件

2.重组DNA分子的模拟操作 (1)材料用具:剪刀代表 EcoR Ⅰ ,透明胶条代表 DNA连接酶 。 (2)切割位点 ①分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出 G—A—A—T—T—C 序 列,并选 G—A 之间作切口进行“切割”。 ②再从另一条链上 互补的碱基 之间寻找EcoR Ⅰ相应的切口剪开。 (3)操作结果:若操作正确,不同颜色的黏性末端应能 互补配对 ;否 则,说明操作有误。
种类 来源 特点
E·coli DNA连接酶 _大__肠__杆__菌__
缝合 黏性 末端
T4DNA连接酶 T4噬菌体
缝合黏性 末端和平 末端
作用 缝合双链DNA片段,恢复两个核苷酸之间的_磷__酸__二__酯__键___
二、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)种类 ①质粒:常存在于原核细胞 和 酵母菌中,是一种分子质量较小
[归纳总结] 1.基因工程的原理是基因重组 自然状态下基因重组有两种情况:减数第一次分裂前期四分体 的非姐妹染色单体间的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色 体的自由组合。基因工程突破了生殖隔离,实现了不同种生物间的 基因重组。
2.基因工程的理论基础 (1)拼接的基础 ①基本组成单位相同:不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸 构成的。 ②空间结构相同:不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平 行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。 ③碱基配对方式相同:不同生物的DNA分子中两条链之间的碱 基配对方式均是A与T配对,G与C配对。
①黏性末端是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧 将DNA的两条链分别切开时形成的,如图所示:
②平末端是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处切开 时形成的,如图所示:

DNA重组技术的基本工具课件

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有切割位点
质粒是一种裸 露的、结构简 单独立于细菌 染色体之外、 具有自我复制 能力的双链环 状DNA分子。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
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。
课堂反馈
1、关于限制酶说法中,正确的是( C ) A.限制酶是一种酶,只识别GAATTC碱 基序列 B.EcoRI切割的是G—A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
G
DNA聚合酶
DNA
A A T C A A T A G T T A G T T A T C G
具有连接单链DNA的本领,将单 个核苷酸通过磷酸二酯键连接 成一条互补的DNA链
DNA聚合酶
DNA连接酶 只可以连接双链DNA
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来,是把梯子两边扶手的断口连 接起来,这样一个重组的DNA分子才能形成。
• 2、限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切 开吗?以下是四种不同限制酶切割形成的 DNA片段: • (1) …CTGCA (2) …AC (3) GC… • … G … TG CG… • (4)…G (5) G… (6) …GC • …CTTAA ACGTC… …CG • (7) GT… (8)AATTC… • CA… G… • 你是否能用DNA连接酶将它们连接起来?
生物 选修3 专题1 基因工程 1.1DNA重组技术的基本工具
蓝色妖姬
蓝色素基因 (目的基因)
蓝色妖姬是怎么培 育出来的呢?
导入
表达
三色紫罗兰
玫瑰 (受体细胞)
蓝色妖姬
基因工程的概念

DNA 重组技术的基本工具课件

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限制性核酸内切切割DNA的“手术刀——限制 性核酸内切酶
识别DNA特定的序列,使 DNA分子链的固定部位 分开。
.
磷酸
二酯键
限制酶:如何识别特定序列
2、将DNA片段再连接起来的“缝合针” ——DNA连接酶
DNA连接酶—能够 将两条DNA连接 起来的酶。
分类: E·coliDNA连接酶:
3,质粒DNA分子上有特殊的遗传标记基因,如 抗四环素、氨苄青霉素等标记基因,供重组 DNA的鉴定和选择。
总结
DNA重组技术 的三件工具: 限制性内切酶、 DNA连接酶、 质粒。
质粒 目的基因 限制性 内切酶
连接酶
重组质粒
连接黏性末端。 T4连接酶:
连接黏性末端和 平末端。
3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
“分子运输车”——质粒
质粒:裸露、结构简单、 独立于细菌染色体之 外,具有自我复制能 力的双链环状DNA分 子。
质粒的优点?
1、其分子上至少有一个至多个限制酶切割位点, 供外源DNA片段插入其中。
2、携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后, 停留在细胞中进行自我复制,或整合到染色体 DNA上,随染色体DNA进行同步复制。
抗虫棉
抗虫棉的培育就用 到DNA重组技术。
要将抗病基因导入棉花细胞,就需要对 含有抗病基因的DNA分子进行切割、 改造、修饰和拼接。
要实现这一过程需要三种工具:
• 准确切割DNA的 “手术刀”。
• 将DNA片段再连 接起来的“缝合 针”。
• 将体外重组好的 DNA导入受体细 胞的“运输工 具”。

《DNA重组技术的基本工具》课件2

《DNA重组技术的基本工具》课件2
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REPORT
SUMMARY
DNA重组技术简介
1
CATALOG
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2
DATE
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3
ANALYSIS
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4
RESUME
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DNA重组技术的定义
该技术涉及基因克隆、基因编辑和基因合成等领域,是现代生物技术的重要组成部分。 DNA重组技术是指通过人工手段将不同来源的DNA片段进行剪切、拼接和重组,从而改变生物体的遗传物质。
DNA重组技术的发展历程
DNA剪切和拼接技术的出现,实现了对DNA片段的体外操作。 基因克隆技术的成熟,使得大量基因能够被分离和克隆。 随着PCR技术和基因合成技术的发展,DNA重组技术得到了更广泛的应用。 CRISPR-Cas9等基因编辑技术的出现,使得DNA重组技术更加精确和高效。 1970年代 1980年代 1990年代 21世纪
02
基因表达调控
通过基因敲除、敲入等方法,研究基因表达调控的机制和作用。
基因治疗与生物制药
利用基因工程技术将正常基因导入病变细胞,纠正或补偿缺陷基因,达到治疗疾病的目的。
基因治疗
利用基因工程技术生产重组蛋白、抗体、疫苗等生物药物,用于疾病的治疗和预防。
生物制药
通过基因工程技术改造细胞,使其具有特定的功能或治疗作用,用于疾病的治疗和细胞替代治疗。
RESUME
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
《DNA重组技术的基本工具》课件2
目录
1
DNA重组技术简介
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2
DNA重组技术的基本工具

课件16:1.1 DNA重组技术的基本工具

课件16:1.1 DNA重组技术的基本工具
(3)种类
EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别序列均为6个核苷酸,其中 EcoRⅠ识别的序列为__G_A_A_T_T_C__,从G__和_A__直接切割,产 生的末端为_黏__性__末__端__;SmaⅠ识别的序列为__C_C_C_G_G_G____,从 __C_和__G_直接切割,产生的末端为__平__末__端___

2.目的:按照人们的愿望进行严格的设计,创造出更符 合人们需要的新的_生__物__类__型__和___生__物__产__品___。
3.设计和施工水平:__D_N__A_分__子____水平,因此,基因工 程又叫做DNA重组技术。
二、DNA重组技术的基本工具
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(又称限制酶)。 (1)来源:主要是从__原__核__生__物____中分离纯化出来的。
• (补充)限制酶所识别的序列有什么特点? • 限制酶所识别的序列,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。
图1-1 限制酶识别序列的中心轴线
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1、种类:两类 E·coli DNA连接酶(黏性末端) T4 DNA连接酶 (黏性末端和平末端↓)
酯键断开。形成两种末端 • 4、结果 黏性末端
平末端
限制酶
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。
• 黏性末端?
限制酶
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。
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。

DNA重组技术的基本工具课件

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目 开
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性末端。
关 ②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末
端。
③在 DNA 连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切割后形
成的黏性末端能否连接起来?为什么?
学习·探究区
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:
时 栏
DNA 上的碱基是反向对称重复排列的。


关如
以中心线为轴,两侧碱基互补对称;
以 为轴,两侧碱基互补对称。
学习·探究区
③结果:经限制酶切割产生的 DNA 片断末端通常有两种形 式:__黏__性__末__端___和__平__末__端__。 a._黏__性__末__端___

课 是限制性核酸内切酶在识别序列的_中__心__轴__线__两__侧___将 DNA
学习·探究区
第1课时
探究点一 基因工程的概念及工具酶
本 1.基因工程的概念
课 时
“工欲善其事,必先利其器”。我国拥有自主知识产权
栏 目
的转基因抗虫棉,就是通过精心设计,用“分子工具”
开 关
构建成的。培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的
DNA 分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”,然后,
导入棉花体细胞内,并使重组 DNA 在细胞中表达。
学习·探究区
由上述资料填写下表,理解基因工程的概念。
通过体外_D_N__A_重___组___和_转__基__因__等技术,
手段

赋予生物以新的_遗__传__特__性___
课 时 栏 目
目的
按照人们的愿望,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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随堂达标检测
活页规范训练
基因工程的工具酶
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源
主要来自于 原核生物

(2)特点
① 识 别 双 链 DN特A 定核分苷酸子 的 某 种
序列;
磷酸二酯键
②使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
断裂。
(3)作用结果
中心轴线两侧
①黏性末端:在所识别序列的

DNA的两条链分别切开时形成中的心末轴端线。
课堂互动探究
热点考向示例
随堂达标检测
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基因进入受体细胞的载体—— “分子运输车”
1.载体的种类有 质粒 λ噬、菌体
动植的物衍病生毒物、
等。
2.常用载体——质粒
(1)质粒是一种自裸我露复的制、结构简单双、链独环立状于DN细A 菌拟核DNA之外,
并具有
限制酶切割 能 力 的
分子外。源
(2)质粒DNA分子上有标一记至基多因个
随堂达标检测
活页规范训练
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割 D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割 思维导图:
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2024/10/15
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3.载体的种类 (1)细菌质粒,它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA,有 的细菌只有一个,有的细菌有多个。 (2)λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。 一般来说,天然载体往往不能满足人类的所有要求,因此人 们根据不同的目的和需求,对某些天然的载体进行人工改造。

《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

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E·coli DNA连接酶 或T4DNA连接酶
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
将人的生长激素基因注射到小白 鼠受精卵中,得到的“超级小 鼠”。
三、“分子运输车” ——基因进入受体细胞的载 体
⒈载体需要的条件: ⑴有1~多个限制酶切点,供外源基因插入其中
⑵对受体细胞无害 ⑶导入基因能在受体细胞中复制,提供大量的目的 基因
(三)基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车”
• 质粒:
有标记基因 的存在,可 用含氨苄青 霉素的培养 基鉴别。
有切割位点
能复制并带 着插入的目 的基因一起 复制
限制性核酸内切酶
主要是从 原核生物中分离纯化出来 的一种酶。
识别双链DNA 分子的某种 特定的核苷酸序列 , 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。即具有特异性
转鱼抗寒基 因的番茄
.抗虫转基因植物
将人的生长激素基因注射到小白 鼠受精卵中,得到的“超级小 鼠”。
• 以上几种生物各自的特定性 状是什么生物技术的成果?
基因工程
定向改造生物的新技术
基因工程的概念
基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗地说,就是 按照人们的意愿,把一种生物的 某种基因提取出来,加以修饰改 造,然后放到另一种生物的细胞 里,定向地改造生物的遗传性状。
在梯子的扶手上。
“分子缝合针”——DNA连接酶 种类:
⑴ E·coli DNA连接 酶
⑵ T4 DNA连接酶
限制酶切割后有两种不同的结果, 一种产生黏性末端,一种产生平 末端。那么恢复它们的连接时, 所用DNA连接酶是否可以不加选 择?
黏性末端
黏性末端

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加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
片段的3’末端的 羟基上,形成磷 酸二酯键
第15页/共22页
back
基因的载体——“分子运输车”
载体的作用:
1、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内,对外源基因进行大量复制。
载体必须具备的条件:
1、能自我复制 2、有一个和多个限制酶切割位点 3、有特定标记基因 4、对受体细胞无害、易分离
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平 基本过程
结果
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物
第4页/共22页
DNA重组技术的基本工具
• 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” • DNA连接酶——“分子缝合针” • 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
第5页/共22页
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
• 含有某种限制酶的细胞,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
化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上,使限制
酶不能将其切开。
第12页/共22页
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DNA连接酶——“分子缝合针”
• 连接酶有两种:一种是从大肠杆菌中分离得到
的,称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌
体中分离得到,称为T4连接酶。 • 这两种连接酶催化反应基本相同,都是连接双
链DNA的缺口,而不能连接单链DNA。
• E·coli连接酶只能连接黏性末端; T4连接酶既
可“缝合”黏性末端,又可“缝合”平末端。
第13页/共22页
DNA连接酶——“分子缝合针”
• DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗?为什么?
第14页/共22页
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