教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與能力1.簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具作用。2.認(rèn)同基因工程誕生和發(fā)展離不開(kāi)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：DNA重組技術(shù)所需三種基本工具作用。2.教學(xué)難點(diǎn):基因工程載體需要具備條件?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第1頁(yè)基因工程基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第2頁(yè)每100kg豬或牛胰腺中僅可提取4~5g。1979年，美國(guó)將人胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。治療糖尿病特效藥——據(jù)調(diào)查：年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國(guó)約6000萬(wàn)。胰島素基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第3頁(yè)抗蟲(chóng)害玉米轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因番茄轉(zhuǎn)基因

鮭魚(yú)基因工程產(chǎn)品基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第4頁(yè)基因工程產(chǎn)物基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第5頁(yè)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因甜椒乳汁中含有些人生長(zhǎng)激素轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第6頁(yè)什么叫基因工程？基因工程又叫DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，經(jīng)過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表示，產(chǎn)生出人類(lèi)所需要基因產(chǎn)物。（一）基因工程概念基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第7頁(yè)基因工程概念基因工程別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程結(jié)果（目標(biāo)）DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表示按照預(yù)先設(shè)計(jì)藍(lán)圖，定向改變生物遺傳特征，創(chuàng)造出新型生物基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第8頁(yè)基因工程研究理論基礎(chǔ)科技探索之路早期基礎(chǔ)理論達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第9頁(yè)科技探索之路早期基礎(chǔ)理論孟德?tīng)柼岢龌蚍蛛x定律和自由組合定律基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第10頁(yè)科技探索之路早期基礎(chǔ)理論

摩爾根證實(shí)基因在染色體上，并提出基因連鎖交換定律?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第11頁(yè)科技探索之路后期基礎(chǔ)理論

艾弗里證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)，DNA可從一個(gè)生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物個(gè)體。基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第12頁(yè)科技探索之路后期基礎(chǔ)理論

沃森、克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第13頁(yè)基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論梅塞爾松、斯塔爾證實(shí)DNA半保留復(fù)制基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第14頁(yè)科技探索之路后期基礎(chǔ)理論克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第15頁(yè)科技探索之路后期基礎(chǔ)理論

1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸遺傳密碼，1966年霍拉納用試驗(yàn)加以證實(shí)?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第16頁(yè)基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質(zhì)證實(shí)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則確實(shí)立遺傳密碼破譯（遺傳密碼通用性）基因運(yùn)載體發(fā)覺(jué)工具酶創(chuàng)造DNA合成和測(cè)序技術(shù)創(chuàng)造DNA體外重組實(shí)現(xiàn)重組DNA表示試驗(yàn)成功第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世PCR技術(shù)創(chuàng)造基礎(chǔ)理論技術(shù)創(chuàng)造基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第17頁(yè)問(wèn)題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一個(gè)能夠合成毒蛋白基因。讓細(xì)菌毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表示，培育出抵抗棉鈴蟲(chóng)害抗蟲(chóng)棉。

想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲(chóng)棉基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第18頁(yè)基因工程培育抗蟲(chóng)棉關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)關(guān)鍵步驟二：抗蟲(chóng)基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲(chóng)基因進(jìn)入棉花細(xì)胞基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第19頁(yè)處理培育抗蟲(chóng)棉關(guān)鍵步驟需要哪些工具？“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶關(guān)鍵步驟一：抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)關(guān)鍵步驟二：抗蟲(chóng)基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲(chóng)基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子縫紉針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車(chē)”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞載體基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第20頁(yè)DNA重組技術(shù)基本工具

限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

DNA連接酶——“分子縫紉針”

基因進(jìn)入受體細(xì)胞載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”

基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第21頁(yè)一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1、主要起源：2、特點(diǎn)：3、作用：

識(shí)別雙鏈DNA分子某種特定核苷酸序列（不一樣限制酶能識(shí)別不一樣特點(diǎn)核苷酸序列），而且以不一樣方式在兩個(gè)特殊堿基之間切斷DNA雙鏈。主要從微生物中分離純化使每條鏈中特定部位兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開(kāi)基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第22頁(yè)磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第23頁(yè)O基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第24頁(yè)4、限制酶識(shí)別序列Goon大多數(shù)限制酶識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成少數(shù)識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第25頁(yè)限制酶識(shí)別序列：Goback基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第26頁(yè)

EcoRⅠ黏性末端黏性末端Goback基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第27頁(yè)

EcoRⅠ黏性末端黏性末端重復(fù)演示Goback基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第28頁(yè)什么叫黏性末端？被限制酶切開(kāi)DNA兩條單鏈切口，帶有幾個(gè)伸出核苷酸，它們之間恰好互補(bǔ)配對(duì)，這么切口叫黏性末端?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第29頁(yè)SmaⅠ平末端平末端基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第30頁(yè)限制酶DNA解旋酶區(qū)分限制性?xún)?nèi)切酶與DNA解旋酶區(qū)分切割特定核苷酸序列磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈氫鍵打開(kāi)形成兩條單鏈限制酶DNA水解酶區(qū)分限制性?xún)?nèi)切酶與DNA水解酶區(qū)分切割特定核苷酸序列磷酸二酯鍵，形成片段DNA.切割磷酸二酯鍵，形成單個(gè)脫氧核苷酸。Goback基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第31頁(yè)要想取得某個(gè)特定性狀基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。假如把兩種起源不一樣DNA用同一個(gè)限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同黏性(平)末端，然后讓二者黏性(平)末端黏合起來(lái)，就似乎能夠合成重組DNA分子了。思索?基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第32頁(yè)……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不一樣起源DNA片段混合將不一樣種起源DNA片段連接起來(lái)生物A基因片段生物B基因片段……GAATTC…………CTTAAG……酶切……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……同一個(gè)基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第33頁(yè)可把黏性末端之間縫隙“縫合”起來(lái)，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開(kāi)兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第34頁(yè)二、“分子縫合針”——DNA連接酶①作用:恢復(fù)被限制酶切開(kāi)兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵②作用原理：催化磷酸二酯鍵形成基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第35頁(yè)DNA連接酶——“分子縫紉針”連接酶有兩種：一個(gè)是從大腸桿菌中分離得到，稱(chēng)之為E·coli連接酶。另一個(gè)是從T4噬菌體中分離得到，稱(chēng)為T(mén)4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA缺口，而不能連接單鏈DNA。E·coli連接酶只能連接黏性末端；T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第36頁(yè)

T4DNA連接酶還可把平末端之間縫隙“縫合”起來(lái)，但效率較低T4DNA連接酶基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第37頁(yè)③類(lèi)型：類(lèi)型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶起源功效大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差異基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第38頁(yè)DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)分1區(qū)分2相同點(diǎn)尋根問(wèn)底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為何?1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已經(jīng)有核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸經(jīng)過(guò)磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)DNA鏈2)將DNA雙鏈上兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，不需要模板基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第39頁(yè)外源基因(如抗蟲(chóng)基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如棉花細(xì)胞)？導(dǎo)入過(guò)程需要運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第40頁(yè)三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞運(yùn)載體——”分子運(yùn)輸車(chē)”運(yùn)載體作用有哪些？作用一：作為運(yùn)載工具，將外源基因(抗蟲(chóng)基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。作用二：利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi)，對(duì)外源基因(抗蟲(chóng)基因)進(jìn)行大量復(fù)制?；蚬こ痰幕驹砗图夹g(shù)專(zhuān)家講座第41頁(yè)三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”假如載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？假如目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣？目標(biāo)基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你怎樣覺(jué)察？基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第42頁(yè)作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保留。2）載體DNA必須有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，方便目標(biāo)基因插入到載體上去。3）含有一些標(biāo)識(shí)基因，便于進(jìn)行篩選。如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物含有顏色反應(yīng)基因等。載體DNA必須是安全,不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害,或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外其它生物細(xì)胞中去;5)載體DNA分子大小應(yīng)適合,方便提取和在體外進(jìn)行操作,太大就不便操作.基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第43頁(yè)慣用運(yùn)載體主要有兩類(lèi)：1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)質(zhì)粒2）噬菌體或一些動(dòng)植物病毒基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第44頁(yè)慣用載體：質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入目標(biāo)基因一起復(fù)制有切割位點(diǎn)有標(biāo)識(shí)基因存在，可用含氨芐青霉素培養(yǎng)基判別基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第45頁(yè)1.在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目標(biāo)基因DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶A課堂練習(xí)基因工程的基本原理和技術(shù)專(zhuān)家講座第46頁(yè)2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體理由是A、能復(fù)制