广东生物:《DNA重组技术的基本工具》(新人教选修)课件
54页1、基因工程,专题1,每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。,1979年,美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内,实现了细菌生产胰岛素,大大降低了生产成本。,治疗糖尿病特效药,据WTO调查: 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人,我国约6000万。,胰岛素,思考:转基因技术实现了一种生物的某些性状 在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关?,密码子在生物界是的!,通用,基因工程的产物,什么叫基因工程?,基因工程,又叫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特性。,基因工程的概念,基因工程的概念,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切, 拼接, 导入, 表达,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,达尔文提出生物进化论,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,早期基础理论,摩尔根证明基因在染色体上,并提出基因的连锁互换定
2、律。,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,艾弗里证明DNA是遗传物质,DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,1953年沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,1958年梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,1957年克里克等提出中 心法则,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,后期基础理论,1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码,1966年霍拉纳用实验加以证明。,基础理论和技术发展催生了基因工程,科技探索之路,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 4) DNA体外重组的实现 5)重组DNA表达实验的成功 6)第一例转基因动物问世 7)PCR技术的发明,问题探讨:,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。 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。 想一想需要做哪些关键工作?,普通棉花
3、抗虫棉,基因工程培育抗虫棉的简要过程:,在以上过程中关键步骤或难点是什么?,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,通过运载体导入,转基因棉花含抗虫基因,转基因棉花产生伴胞晶体,转基因棉花有抗虫特性,基因工程培育抗虫棉的关键步骤:,关键步骤一:,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二:,抗虫基因与棉花DNA“缝合”,关键步骤三:,抗虫基因进入棉花细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具?,“分子手术刀” 限制性核酸内切酶,“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,1.1、DNA重组技术的基本工具,思考:,自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况? 2.单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵却并没有在进化中灭绝,有何保护机制?,可能产生了一些特殊的酶来防范。这种酶能识别外来侵入的DNA并将其分解,而对自身的DNA不能起作用。,“分子手术刀”限制性核酸内切酶,寻根问底,限制酶存在于原核生物中的作用是什么?,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
4、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。,思考与探究 P7 (2),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。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。,一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,主要来源: 种类与命名: 作用特点(特异性) 4.限制酶识别序列 5.作用结果:,识别特定核苷酸序列,并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,主要从原核生物中分离纯化,产生黏性末端或平末端,大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,少数由4、5或8个核苷酸组成,是回文序列。,种类与命名:,现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。,EcoR,Sma,粘质沙雷氏杆菌 (Serratia marcesens),大肠杆菌 (
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