DNA重组技术的基本工具(附模拟操作图)

选修3生态工程生物技术的安全性和伦理问题胚胎工程细胞工程基因工程现代生物科技专题个体水平细胞水平分子水平知识点一、基因工程概念基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。原理:基因重组定向改造生物优点:1.1944年艾弗里(O.Avery)等进行了肺炎双球菌体外转化实验,证明了DNA是生物的遗传物质,并且证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,成为基因工程的先导基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路20世纪中叶，基础理论取得了重大突破2.1953年沃森和克里克建立了双螺旋结构模型,使生物学进入分子水平。1958年梅塞尔松和斯塔尔,以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技术,用实验证明了DNA的复制是以半保留方式进行的.1957年克里克提出中心法则的确立3.1963年尼伦伯格和马太做蛋白质体外合成实验,破译编码氨基酸的遗传密码.1)基因转移载体的发现2)工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明技术发明命使基因工程的实施成为可能1967年罗思和赫林斯基发现细菌质粒有自我复制能力,为基因转移找到一种运载工具.1970年阿尔伯(W.Arber)、内森斯(D,Nathans)、史密斯(H.C.Smith)细菌中发现了第一个限制酶1977年科学家又发明了DNA序列分析方法1965年桑格发明了氨基酸序列分析技术•4)DNA体外重组的实现1972年伯格(P.Berg)首先在体外进行了DNA改造的研究,成功地构建了第一个人工体外重组DNA分子.1973年博耶和科恩使重组DNA转入大肠杆菌中,转录出相应的mRNA,并使外源基因可以在原核细胞中成功表达,至此表明基因工程正式问世.（5）重组DNA表达实验的成功1980年第一个转基因小鼠问世1982年采用显微注射技术培养目出”超级小鼠”1983年培育出第一例转基因烟草（6）第一例转基因动物问世1988年穆里斯发明了PCR技术,使基因工程技术得到了进一步的发展和完善.获1993年诺贝尔化学奖1993年中国农业科学院的科学成功之路地培育出抗棉铃虫的转基因抗虫棉（7）PCR技术的发明、限制性核酸内切酶（限制酶）(1).分布：(2).特点：(3).举例：主要在微生物中。专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程点击播放磷酸二酯键（4）作用于：DNA:磷酸二酯键限制性核酸内酶EcoRⅠ（在G与A之间切割）SmaⅠ（在G与C之间切割）HindⅢ（在A与A之间切割）GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCCAAGCTTTTCGAA中轴线（专一性）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。限制性核酸内切酶EcoRⅠ黏性末端黏性末端•什么叫黏性末端？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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。SmaⅠ平末端平末端•5、结果：产生黏性未端和平末端限制性核酸内切酶GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCCAAGCTTTTCGAA中轴线限制性核酸内切酶Q:限制酶所识别的序列有什么特点?以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称重复排列Q.怎么样让切出来的两个黏性末端可以重合?用同一种限制酶切切割目的基因和运载体大肠杆菌中的EcoRⅠ限制酶Q.怎么样切才能让两个不同的ＤＮＡ可以重合?用DNA连接酶2、基因的“针线”——DNA连接酶连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。连接的部位：生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：类型：类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能大肠杆菌T4噬菌体只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端DNA连接酶DNA聚合酶VS.DNA连接酶DNA聚合酶VS.DNA连接酶聚合酶连接酶作用对象用途相同点单个脱氧核苷酸DNA片段DNA复制DNA重组均作用于磷酸二酯键运载体1、种类质粒：存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞核或拟核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。都有侵染或进入宿主细胞的能力标记基因，便于进行检测。1.能够在宿主细胞中__________________。2.具_______________，以便与外源基因连接。3.具有某些_________，便于进行______。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。复制并稳定地保存多个限制酶切点标记基因筛选运载体Q:作为运载体必须具备哪些条件？……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG……用剪刀(代表EcoRⅠ)进行DNA”切割”.将白色纸板上的目的基因,重组到红色纸板的质粒中.用双面胶(代表DNA连接酶)将切口黏结起来,就完成了一个重组DNA分子的模拟制作……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……ATAGCATGCTATCCATG……TATCGTACGATAGGTACTTAAAATTCGGCATAC……GCCGTATG……AATTCTCTATGGAGATACTTAA目的基因……TCCTAG……AGGATCTTAAAATTCCATAC……GGTATG…………TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……TCCTAGAATTCTCTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGATACTTAAGGTATG……目的基因……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…………ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG……