現(xiàn)代生物科技專題講義

1、生物選修生物選修3現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題小飛守角制作小飛守角制作目目 錄錄 專題專題1 基因工程基因工程 專題專題2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 專題專題3 胚胎工程胚胎工程 專題專題4 生物技術(shù)的安全性和倫理問題生物技術(shù)的安全性和倫理問題 專題專題5 生態(tài)工程生態(tài)工程小飛守角制作小飛守角制作專題專題1 基因工程基因工程小飛守角制作小飛守角制作 是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過并通過體外體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。合

2、人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。一、基因工程的概念一、基因工程的概念 由于基因工程是在由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)重組技術(shù)。小飛守角制作小飛守角制作基因工程的別名基因工程的別名操作環(huán)境操作環(huán)境操作對象操作對象操作水平操作水平基本過程基本過程原理（實(shí)質(zhì)）原理（實(shí)質(zhì)）結(jié)結(jié) 果果基因拼接技術(shù)或基因拼接技術(shù)或DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)生物體外生物體外基基 因因DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物人類需要的基因產(chǎn)物剪切剪切 拼接拼接 導(dǎo)入導(dǎo)入 表達(dá)

3、表達(dá)基因重組基因重組小飛守角制作小飛守角制作二、基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程二、基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程 20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破 1.DNA是遺傳物質(zhì)的證明是遺傳物質(zhì)的證明 2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立 3.遺傳密碼的破譯遺傳密碼的破譯小飛守角制作小飛守角制作技術(shù)發(fā)明使基因工程的實(shí)施成為可能技術(shù)發(fā)明使基因工程的實(shí)施成為可能 1.基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 2.工具酶的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)現(xiàn) 3.DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明合成和測序技術(shù)的發(fā)明 4.DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)體外重組的實(shí)現(xiàn) 5.重組重組D

4、NA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功 6.第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世 7.PCR技術(shù)的發(fā)明技術(shù)的發(fā)明小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作專題專題1 1 基因工程基因工程1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蟲棉抗蟲棉普通棉普通棉小飛守角制作小飛守角制作 基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花普通棉花(無抗蟲特性無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌提取提取抗蟲基因抗蟲基因與運(yùn)載體與運(yùn)載體DNA拼接拼接導(dǎo)入導(dǎo)入

5、棉花細(xì)胞棉花細(xì)胞(含含抗蟲基因抗蟲基因)棉花植株棉花植株(有有抗蟲特性抗蟲特性) 上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？小飛守角制作小飛守角制作 基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：關(guān)鍵步驟二：形成重組形成重組DNA關(guān)鍵步驟三：關(guān)鍵步驟三：重組重組DNA導(dǎo)入受體導(dǎo)入受體(棉花棉花)細(xì)胞細(xì)胞小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作 準(zhǔn)確切割準(zhǔn)確切割DNA的工具的工具 “分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” DNA片段的連接工具片段的連接工具

6、“分子縫合針分子縫合針” 基因轉(zhuǎn)移工具基因轉(zhuǎn)移工具 “分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”基因的大小以納米計(jì)算，要對它進(jìn)行剪切、基因的大小以納米計(jì)算，要對它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：行基因操作最少需要以下三種工具：DNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具小飛守角制作小飛守角制作思考：思考： 在自然界中有一些生物的在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒有學(xué)過相關(guān)的實(shí)種生物的細(xì)胞中。我們有沒有學(xué)過相關(guān)的實(shí)例？例？ 現(xiàn)今存在的生物為什么沒有在長期的進(jìn)化過現(xiàn)今存在的生物為什么沒

7、有在長期的進(jìn)化過程中被外源程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？種穩(wěn)定狀態(tài)？ 怎樣才能使外來的怎樣才能使外來的DNA失效從而保護(hù)自身？失效從而保護(hù)自身？小飛守角制作小飛守角制作 原核生物很容易受到自然界中外源原核生物很容易受到自然界中外源DNA的入侵，但的入侵，但是長期的進(jìn)化過程中，這些原核生物卻沒有因?yàn)橥庠词情L期的進(jìn)化過程中，這些原核生物卻沒有因?yàn)橥庠碊NA的入侵而滅絕。的入侵而滅絕。 根據(jù)我們剛剛掌握的知識，你能推測這其中的原因根據(jù)我們剛剛掌握的知識，你能推測這其中的原因嗎？嗎？ 原核生物細(xì)胞中的限制酶會(huì)將外源原核生物細(xì)胞中的限制酶會(huì)將外源DNA切割掉

8、，切割掉，使之失效，以保證自身的安全，但是不會(huì)切割自身的使之失效，以保證自身的安全，但是不會(huì)切割自身的DNA，這是原核生物在長期進(jìn)化過程中形成的一套防，這是原核生物在長期進(jìn)化過程中形成的一套防御機(jī)制。御機(jī)制。小飛守角制作小飛守角制作一、限制性核酸內(nèi)切酶一、限制性核酸內(nèi)切酶 “分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”1 1、來源：、來源：主要從原核生物中分離純化出來主要從原核生物中分離純化出來 2 2、種類：、種類：約約40004000種種3、作用、作用: 限制性核酸內(nèi)切酶能限制性核酸內(nèi)切酶能識別雙鏈識別雙鏈DNA分子的某種特分子的某種特定的核苷酸序列定的核苷酸序列，并使每一條鏈中，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)特

9、定部位的兩個(gè)核苷酸之間的核苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開。斷開。小飛守角制作小飛守角制作 大腸桿菌的一種限制酶大腸桿菌的一種限制酶（EcoR）能識別）能識別GAATTC序列，序列，并在并在G和和A之間切開形成黏性末端。之間切開形成黏性末端。 Sma能識別能識別CCCGGG序列，序列，并在并在C和和G之間切割形成平末端之間切割形成平末端 。小飛守角制作小飛守角制作G A A T T C C T T A A G 中軸線中軸線C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C C C C G G G G G G C C C 黏性末端黏性末端平末端平末端

10、大腸桿菌的一種限制酶（大腸桿菌的一種限制酶（EcoR)能識別能識別GAATTC序列，序列，Sma識別識別CCCGGG序列序列:小飛守角制作小飛守角制作切割切割DNADNA分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端小飛守角制作小飛守角制作 限制酶切割限制酶切割DNA后形成的末后形成的末端端黏性末端、平末端是如黏性末端、平末端是如何形成的？何形成的？思考：思考：小飛守角制作小飛守角制作 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時(shí)，被限制酶切開的開時(shí)，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸

11、伸出的核苷酸，他們之間正，他們之間正好好互補(bǔ)配對互補(bǔ)配對，這樣的切口叫，這樣的切口叫黏性末端黏性末端。小飛守角制作小飛守角制作什么叫平末端？什么叫平末端？ 當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫的，這樣的切口叫平末端平末端。小飛守角制作小飛守角制作coRI限制酶限制酶SmaI限制酶限制酶識別序列識別序列切割位點(diǎn)切割位點(diǎn)和之間和之間和之間和之間未端類型未端類型平末端平末端黏性末端黏性末端小飛守角制作小飛守角制作4、切割后的形式：、切割后的形式：2種末端種末端注：注：限制酶是一大類酶

12、，不是一種酶。限制酶是一大類酶，不是一種酶。 限制酶大多可以專一性識別雙鏈限制酶大多可以專一性識別雙鏈DNA分子分子上的某種特定核苷酸序列，限制酶所識別上的某種特定核苷酸序列，限制酶所識別的序列，無論是的序列，無論是6個(gè)堿基還是個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都個(gè)堿基，都可以找到一條可以找到一條中心軸線中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙，中軸線兩側(cè)的雙鏈鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列的。上的堿基是反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列的。黏性末端黏性末端平末端平末端小飛守角制作小飛守角制作 要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末

13、端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。 如果把兩種來源不同的如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？來切割，會(huì)怎樣呢？ （被同一種限制酶切斷的幾個(gè)來源不同的（被同一種限制酶切斷的幾個(gè)來源不同的DNA是是否具有相同的黏性末端？）否具有相同的黏性末端？） 會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性，然后讓兩者的黏性末端末端黏合黏合起來，就似乎可以合成起來，就似乎可以合成重組的重組的DNA分子分子了。了。小飛守角制作小飛守角制作 通過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限通過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其制酶的細(xì)胞，其D

14、NA分子中或者分子中或者不具備不具備這這種限制酶的種限制酶的識別切割序列識別切割序列，或者通過甲基，或者通過甲基化酶化酶將甲基轉(zhuǎn)移將甲基轉(zhuǎn)移到所到所識別序列識別序列的堿基上，的堿基上，使使限制酶不能將其切開限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被被切斷，并且可以防止外源切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。的入侵。 小飛守角制作小飛守角制作限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作 T磷磷酸酸二二酯酯鍵鍵1234512345 A小飛守

15、角制作小飛守角制作磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵即脫氧核糖、磷酸即脫氧核糖、磷酸之間的連接之間的連接小飛守角制作小飛守角制作演示演示小飛守角制作小飛守角制作重播重播小飛守角制作小飛守角制作DNA連接酶連接酶 “分子縫合針分子縫合針”切斷的切斷的DNA片段要與受體細(xì)胞的片段要與受體細(xì)胞的DNA連連接，你覺得可以用什么酶？接，你覺得可以用什么酶？DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接酶有何相同點(diǎn)和連接酶有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？不同點(diǎn)？小飛守角制作小飛守角制作二、二、DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”1、作用：、作用：將雙鏈的將雙鏈的DNA片段連接起來片段連接起來（連接兩核苷酸之間的磷酸（連接兩核苷酸之間的磷酸

16、二酯鍵）二酯鍵）小飛守角制作小飛守角制作G A A T T C C T T A A G 即脫氧核糖、磷酸基之間的連接即脫氧核糖、磷酸基之間的連接 GP AP小飛守角制作小飛守角制作DNA聚合酶聚合酶小飛守角制作小飛守角制作DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接酶的異同點(diǎn)連接酶的異同點(diǎn)DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段 的末端上，形成磷酸二酯鍵；而的末端上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩連接酶是在兩 個(gè)個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個(gè)核苷片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個(gè)核苷 酸與酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯

17、鍵。DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸鏈為模板，將單個(gè)核苷酸 通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；鏈； 而而DNA連接酶是將連接酶是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接 起來。因此起來。因此DNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。性質(zhì)各不相同。小飛守角制作小飛守角制作DNA連接酶和連接酶和 DNA聚合酶的異同聚合酶的異同 基因工程中所用的連接酶有兩種：從大腸桿菌中分離得基因工程中所用的連接酶有兩種：

18、從大腸桿菌中分離得到的到的Ecoli連接酶、從連接酶、從T4噬菌體中分離得到的噬菌體中分離得到的T4連接酶。連接酶。這兩種酶的催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈這兩種酶的催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的的缺口，而不能連接單鏈缺口，而不能連接單鏈DNA。連接酶和聚合酶的作用。連接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯鍵。都是形成磷酸二酯鍵。 DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的的3末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而連接酶是在兩末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而連接酶是在兩個(gè)個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯鍵。 DNA聚合酶是以一

19、條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵形成子鏈；而連接酶是將過磷酸二酯鍵形成子鏈；而連接酶是將DNA雙鏈上的雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，因此連接酶不需要模板。兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，因此連接酶不需要模板。 兩者都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。兩者都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。小飛守角制作小飛守角制作DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶連接連接DNA鏈鏈雙雙 鏈鏈單單 鏈鏈連接部位連接部位在兩在兩DNA片段之片段之間形成磷酸二酯間形成磷酸二酯鍵鍵將單個(gè)核苷酸加將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸到已存在的核酸片段的片段的3末端的末端的

20、羥基上，形成磷羥基上，形成磷酸二酯鍵酸二酯鍵小飛守角制作小飛守角制作DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA連接酶連接酶區(qū)別區(qū)別1 1區(qū)別區(qū)別2 2相同點(diǎn)相同點(diǎn)1)1)只能將只能將單個(gè)核苷酸單個(gè)核苷酸連連接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵都形成都形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 本質(zhì)都是蛋白質(zhì)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)1)1)在在兩個(gè)兩個(gè)DNADNA片段之片段之間間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵2)2)以以一條一條DNADNA鏈為模板鏈為模板，連接成一條互補(bǔ)連接成一條互補(bǔ)的的DNADNA鏈鏈2)2)將將DNADNA雙鏈上的雙鏈上的兩兩個(gè)缺口同時(shí)連接個(gè)缺口同時(shí)連接起來，起來，不需要模

21、板不需要模板小飛守角制作小飛守角制作 限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，所用么恢復(fù)它們的連接時(shí)，所用DNA連接酶連接酶是否可以不加選擇？是否可以不加選擇？EcoliDNA連接酶：連接酶：連接黏性末端連接黏性末端T4DNA連接酶：連接酶：連接黏性末端和平末端連接黏性末端和平末端小飛守角制作小飛守角制作2、種類：、種類：Ecoli DNA連接酶連接酶T4 DNA連接酶連接酶 Ecoli DNA 連接酶連接酶 只能將雙鏈只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的粘性末端之間片段互補(bǔ)的粘性末端之間連接

22、起來，不能將雙鏈連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)片段平末端之間進(jìn)行連接行連接 T4 DNA 連接酶連接酶 既可既可“縫合縫合”雙鏈雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以端，又可以“縫合縫合”雙鏈雙鏈DNA片段的平末端，片段的平末端，但連接平末端之間的效率比較低但連接平末端之間的效率比較低小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作小飛守角制作例、例、閱讀課本閱讀課本P5，圖，圖14，回答下列問題：，回答下列問題：EcoR I是一種是一種 酶，其識別序列是酶，其識別序列是 ，切割位點(diǎn)是切割位點(diǎn)是 與與 之間的之間的 鍵。切鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的割結(jié)果產(chǎn)生的DNA片段末端形式為片段末端

23、形式為 。不同來源不同來源DNA 片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是是 連接酶，此酶的作用是在連接酶，此酶的作用是在 與與 之之間形成間形成 鍵而起鍵而起“縫合縫合”作用的。還有作用的。還有一種連接平末端的連接酶是一種連接平末端的連接酶是 。限制限制GAATTCGA磷酸二酯磷酸二酯黏性末端黏性末端DNADNA片段片段磷酸二酯磷酸二酯T4 DNA連接酶連接酶小飛守角制作小飛守角制作DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”DNADNA分子的切割和連接分子的切割和連接二個(gè)不同的二個(gè)不同的DNA的黏性末端黏合的黏性末端黏合起來，就似乎可起來，就似乎可以合成重組的以合成重組的DNA

24、分子了。分子了。被同一種限制切被同一種限制切斷的幾個(gè)斷的幾個(gè)DNA具具有相同的黏性末有相同的黏性末端。端。小飛守角制作小飛守角制作三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 “分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車” 要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體。送入細(xì)胞的工具就是載體。小飛守角制作小飛守角制作三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”1.使用載體的目的：使用載體的

25、目的：作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì) 胞中；胞中；利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量的復(fù)制。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量的復(fù)制。小飛守角制作小飛守角制作假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？怎樣？作為載體沒有切割位點(diǎn)將怎樣？作為載體沒有切割位點(diǎn)將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣？如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣？不能分不能分離會(huì)怎樣？離會(huì)怎樣？ 思考：思考：小飛守角制作小飛守角制作假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制

26、將怎樣？怎樣？思考：思考：導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因不能復(fù)制，將在細(xì)導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因不能復(fù)制，將在細(xì)胞增殖中丟失。胞增殖中丟失。 作為載體沒有切割位點(diǎn)將怎樣？作為載體沒有切割位點(diǎn)將怎樣？載體沒有切割位點(diǎn)，外源的目的基因不可能載體沒有切割位點(diǎn)，外源的目的基因不可能插入。插入。 小飛守角制作小飛守角制作目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？如果載體上有遺傳標(biāo)記基因，這樣，在載如果載體上有遺傳標(biāo)記基因，這樣，在載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，就可通過標(biāo)記基因的體進(jìn)入受體細(xì)胞后，就可通過標(biāo)記基因的表達(dá)來檢測。表達(dá)來檢測。 如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣？如果載體對受體細(xì)胞有害

27、將怎樣？不能分不能分離會(huì)怎樣？離會(huì)怎樣？ 載體對受體細(xì)胞有害，將影響受體細(xì)胞新陳載體對受體細(xì)胞有害，將影響受體細(xì)胞新陳代謝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)入的目的基因也無立足之地。代謝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)入的目的基因也無立足之地。載體不能分離，就不能獲得更多帶有目的基載體不能分離，就不能獲得更多帶有目的基因的載體。因的載體。 小飛守角制作小飛守角制作2.作用：作用：將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞3.載體的條件：載體的條件：能自我復(fù)制能自我復(fù)制有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)有遺傳標(biāo)記基因有遺傳標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞無害、易分離對受體細(xì)胞無害、易分離載體載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和分子

28、大小應(yīng)適合，以便提取和 體外操作體外操作小飛守角制作小飛守角制作作為載體的必要條件作為載體的必要條件 能自我復(fù)制能自我復(fù)制 有切割位點(diǎn)有切割位點(diǎn) 能與目的基因結(jié)合能與目的基因結(jié)合 能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；復(fù)制并表達(dá)； 有遺傳標(biāo)記基因有遺傳標(biāo)記基因 對受體細(xì)胞無害對受體細(xì)胞無害 比較容易得到比較容易得到小飛守角制作小飛守角制作 1）載體）載體DNA 必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上。這些供目的基因插入的便目的基因可以插入到載體上。這些供目的基因插入的限制酶的切點(diǎn)所處的位置

29、，還必須是在質(zhì)粒本身需要的限制酶的切點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。基因片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。 2）載體）載體DNA 必須具備自我復(fù)制能力，或整合到受體染必須具備自我復(fù)制能力，或整合到受體染色體色體DNA 上，隨染色體上，隨染色體DNA 的復(fù)制而同步復(fù)制。的復(fù)制而同步復(fù)制。 3）載體）載體DNA必須有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行篩選。必須有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行篩選。 4）載體）載體DNA 必須是安全的，不會(huì)對受體細(xì)胞有害，或必須是安全的，不會(huì)對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外

30、的其他生物細(xì)胞中去。 5）載體）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和體外操作。分子大小應(yīng)適合，以便提取和體外操作。小飛守角制作小飛守角制作4.載體的種類：載體的種類：質(zhì)粒（最常用）質(zhì)粒（最常用）噬菌體的衍生物噬菌體的衍生物某些動(dòng)植物病毒某些動(dòng)植物病毒小飛守角制作小飛守角制作質(zhì)粒質(zhì)粒擬核擬核大腸桿菌細(xì)胞大腸桿菌細(xì)胞小飛守角制作小飛守角制作基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”大腸桿菌及質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)模式圖大腸桿菌及質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)模式圖能復(fù)制并帶著插能復(fù)制并帶著插入的目的基因一入的目的基因一起復(fù)制起復(fù)制有切割位點(diǎn)有切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存有標(biāo)記基因的存在，將來可用含在，將來

31、可用含青霉素的培養(yǎng)基青霉素的培養(yǎng)基鑒別。鑒別。小飛守角制作小飛守角制作 目的基因的檢測和表達(dá)目的基因的檢測和表達(dá)處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。必須將它從中檢測出來。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物細(xì)菌的檢測，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，細(xì)菌的檢測，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。小飛守角

32、制作小飛守角制作模擬操作：重組模擬操作：重組DNA分子的模擬操作分子的模擬操作 注意：注意：這兩條這兩條DNA分子的堿基對不是隨意亂分子的堿基對不是隨意亂寫的。寫的。 首先，每個(gè)首先，每個(gè)DNA分子上的兩條鏈上的堿基要分子上的兩條鏈上的堿基要互補(bǔ)配對；互補(bǔ)配對； 第二，每個(gè)第二，每個(gè)DNA分子中每條鏈都存在一個(gè)分子中每條鏈都存在一個(gè)G-A-A-T-T-C的堿基序列，也就是說是的堿基序列，也就是說是EcoRI限限制酶的識別位點(diǎn)，并存在制酶的識別位點(diǎn)，并存在G-A的切割位點(diǎn)。的切割位點(diǎn)。小飛守角制作小飛守角制作練習(xí)：練習(xí)：1、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ） A.同種限制酶同種限制酶 B. 兩種限制酶兩種限制酶 C.同種連