DNA重组技术的基本工具26PPT(完美版课件)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
黏性末端
SmaI限制酶的作用
S开m。aI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切
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
寻根问底
为你作什用能么推是限测什制限么酶制吗不酶？剪存切在细于菌原本核身生的物D中N的A？
AATTG TTAAC
DNA聚合D酶NA聚合D酶NA聚合DN酶A聚合D酶NA聚合酶
A A
T
T
返回
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
相 作用实质 同 点 化学本质
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
不
段之间形成磷
只能将单个核苷 酸连接到已有的 DNA片段上，形
设想
能否让热带鱼 也能发光?
能发光的水母 不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
专题1 基因工程
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是
按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以 修饰优改点造：，定然向后地放改到造另生一物种的生遗物传的性细状胞；里，定向地改造生
物的实遗现传基性因状在。不同物种之间的转移，迅速培育出生物新
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。
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
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
普通大肠杆菌
人体组织细胞
(不能分泌胰岛素)
提取
与运载体DNA拼接
胰岛素基因
导入
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
基因的“剪刀”
2.TWO
胰岛素百度文库因 与运载体 DNA连接
---“分子手术刀”
5’
A
5’端
4’ 3’
5’ 4’ 3’
1’ 2’
3’,5’-磷 酸二酯 键
G
1’ 2’
3’端
3’端 5’端
1、限制性核酸内切酶 限制酶的识别序列
---“分子手术刀”
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
②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
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
有切割位点
实际上在基因
工程操作中， 真正被用作载 体的质粒，都 是在天然质粒 的基础上进行 过人工改造的。
3.THREE
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
基因的“针线”
基因的运载体
• 1.1 DNA重组技术的基本工具
1、掌握基因工程的操作工具 2、理解运载体具备的条件 3、模拟重组DNA的操作
1、限制性核酸内切酶 ---“分子手术刀”
脱氧核苷酸的结构
5’
4’
1’
3’
2’
磷酸二酯键 1、限制性核酸内切酶
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
EcoRI限制酶的作用
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。
“分子缝合针”——DNA连接酶
类型
来源 相同点
功能
差别
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷 只能连接黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体
酸二酯 键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
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
DNA连接酶的缝合作用
3、完成重组DNA模拟操作
• 课堂小结
1、限制性核酸内切酶 ---“分子手术刀”
2、DNA连接酶----“分子缝合针”
来源：主要从原核生物中分 离纯化而来 种类：已经分离出大约4000 种 作用：识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列，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。 结果：形成两种末端：黏性 末端或平末端
同
酸二酯键
成磷酸二酯键
点 作用结果 形成完整的重 形成DNA的一条
组DNA分子
链
用途
基因工程
DNA复制
3“分子运输车”——运载体
载体的作用
1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中 2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制
载体的必 要条件
载体的种类
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 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
品种
原理
基因重组
操作环境
生物体外
操作对象
基因/DNA
操作水平
分子水平
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
结果
人类需要的基因产物
基因工程成功的理论基础：
（1）所有生物的DNA都是以4种脱氧核苷酸为基本组成单 位，构成独特的双螺旋结构，这为不同种生物DNA的成功 拼接提供了物质基础。 （2）所有生物公用一套遗传密码子，为某种生物的基因能 够在其他生物细胞内指导蛋白质的合成提供了可能。 （3）基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本 单位，其表达具有一定的独立性，为目的基因在受体细胞 中的表达提供了前提条件。
SmaI限制酶的作用
S开m。aI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切
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
寻根问底
为你作什用能么推是限测什制限么酶制吗不酶？剪存切在细于菌原本核身生的物D中N的A？
AATTG TTAAC
DNA聚合D酶NA聚合D酶NA聚合DN酶A聚合D酶NA聚合酶
A A
T
T
返回
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
相 作用实质 同 点 化学本质
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
不
段之间形成磷
只能将单个核苷 酸连接到已有的 DNA片段上，形
设想
能否让热带鱼 也能发光?
能发光的水母 不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
专题1 基因工程
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是
按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以 修饰优改点造：，定然向后地放改到造另生一物种的生遗物传的性细状胞；里，定向地改造生
物的实遗现传基性因状在。不同物种之间的转移，迅速培育出生物新
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。
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
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
普通大肠杆菌
人体组织细胞
(不能分泌胰岛素)
提取
与运载体DNA拼接
胰岛素基因
导入
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
基因的“剪刀”
2.TWO
胰岛素百度文库因 与运载体 DNA连接
---“分子手术刀”
5’
A
5’端
4’ 3’
5’ 4’ 3’
1’ 2’
3’,5’-磷 酸二酯 键
G
1’ 2’
3’端
3’端 5’端
1、限制性核酸内切酶 限制酶的识别序列
---“分子手术刀”
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
②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
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
有切割位点
实际上在基因
工程操作中， 真正被用作载 体的质粒，都 是在天然质粒 的基础上进行 过人工改造的。
3.THREE
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
基因的“针线”
基因的运载体
• 1.1 DNA重组技术的基本工具
1、掌握基因工程的操作工具 2、理解运载体具备的条件 3、模拟重组DNA的操作
1、限制性核酸内切酶 ---“分子手术刀”
脱氧核苷酸的结构
5’
4’
1’
3’
2’
磷酸二酯键 1、限制性核酸内切酶
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
EcoRI限制酶的作用
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。
“分子缝合针”——DNA连接酶
类型
来源 相同点
功能
差别
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷 只能连接黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体
酸二酯 键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
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
DNA连接酶的缝合作用
3、完成重组DNA模拟操作
• 课堂小结
1、限制性核酸内切酶 ---“分子手术刀”
2、DNA连接酶----“分子缝合针”
来源：主要从原核生物中分 离纯化而来 种类：已经分离出大约4000 种 作用：识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列，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。 结果：形成两种末端：黏性 末端或平末端
同
酸二酯键
成磷酸二酯键
点 作用结果 形成完整的重 形成DNA的一条
组DNA分子
链
用途
基因工程
DNA复制
3“分子运输车”——运载体
载体的作用
1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中 2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制
载体的必 要条件
载体的种类
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 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
品种
原理
基因重组
操作环境
生物体外
操作对象
基因/DNA
操作水平
分子水平
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
结果
人类需要的基因产物
基因工程成功的理论基础：
（1）所有生物的DNA都是以4种脱氧核苷酸为基本组成单 位，构成独特的双螺旋结构，这为不同种生物DNA的成功 拼接提供了物质基础。 （2）所有生物公用一套遗传密码子，为某种生物的基因能 够在其他生物细胞内指导蛋白质的合成提供了可能。 （3）基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本 单位，其表达具有一定的独立性，为目的基因在受体细胞 中的表达提供了前提条件。