高中生物选修三1.1上课课件

1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术，或DNA拼接技术。基因工程是指按照人们的愿望，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，再放到另一种生物的细胞中，定向改变生物的遗传性状。1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工重组技术的基本工具具DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具u准确切割准确切割DNADNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）uDNADNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子

2、缝合针分子缝合针”）u基因转移工具基因转移工具 （“分子运输车分子运输车”）识别双链识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中序列，并且使每一条链中特定部位特定部位的两的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一种酶。能种酶。能将外来的将外来的DNA切断切断，由于这种，由于这种切割作用是在切割作用是在DNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。4000种种形成两种末端形成两种末端“分子手术刀分子手术刀” ” 限制性核酸内切酶限制性

3、核酸内切酶黏性末端黏性末端平末端平末端 T磷酸二酯键1234512345 A重播重播u 大肠杆菌的一种限制酶（大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)EcoR)能能识别识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开形之间切开形成成黏性末端黏性末端。u Sma Sma能识别能识别CCCGGGCCCGGG序列，并在序列，并在C C和和G G之间切割形成之间切割形成平末端平末端 。限制酶切出的限制酶切出的黏性末端和平末端黏性末端和平末端的比较的比较 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线两侧中心轴线两侧切切开时，开时，被限制酶切开的被限制酶

4、切开的DNA两条单链的切两条单链的切口，带有几个口，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间，他们之间正正好互补配对好互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶从识别序列的当限制酶从识别序列的中心轴线处中心轴线处切切开时，切开的开时，切开的DNADNA两条单链的切口，是平两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫整的，这样的切口叫平末端平末端。“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶E.coliDNA连接酶：连接黏性末端连接酶：连接黏性末端T4 DNA连接酶：连接黏性末端连接酶：连接黏性末端 和平末端和平末端作用：将切下的作用：将切下的DN

5、A片段拼接成新片段拼接成新DNA。【探规寻律探规寻律】几种酶的作用部位几种酶的作用部位限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、DNADNA连接酶、连接酶、DNADNA聚合酶作用于聚合酶作用于部部位位, ,DNADNA解旋酶作用于解旋酶作用于部位。部位。几个酶之间的对比几个酶之间的对比1.DNA1.DNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶相同点相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不不同同点点模板模板不需要模板不需要模板需要需要DNADNA的一条链为模板的一条链为模板作用作用对象对象游离的游离的

6、DNADNA片段片段单个的脱氧核苷酸单个的脱氧核苷酸作用作用结果结果形成完整的形成完整的DNADNA分子分子形成形成DNADNA的一条链的一条链用途用途基因工程基因工程DNADNA复制复制2.2.限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNADNA连接酶的比较连接酶的比较(1)(1)区别区别作用作用应用应用限制性核限制性核酸内切酶酸内切酶使特定部位的磷使特定部位的磷酸二酯键酸二酯键断裂断裂用于提取目的基用于提取目的基因和切割载体因和切割载体DNADNA连接酶连接酶在在DNADNA片段之间片段之间重重新形成新形成磷酸二酯磷酸二酯键键用于基因表达载用于基因表达载体的构建体的构建(2)(2)限制酶和限制

7、酶和DNADNA连接酶的关系可表示为：连接酶的关系可表示为：根据下图所示根据下图所示, ,有关酶功能的叙述错误的是有关酶功能的叙述错误的是( () )A限制性核酸内切酶可以切断限制性核酸内切酶可以切断a处处BDNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开DDNA连接酶可以连接连接酶可以连接c处处例例1解析：选解析：选D D。限制性核酸内切酶切割。限制性核酸内切酶切割DNADNA分子时破坏的是分子时破坏的是DNADNA链中的磷酸二酯键，如题图链中的磷酸二酯键，如题图a a处。处。DNADNA聚合酶是将单个聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的核苷酸加到已有的核

8、酸片段的33末端的羟基上，形成磷末端的羟基上，形成磷酸酸下列关于下列关于DNA连接酶的叙述正确的是连接酶的叙述正确的是()催化相同黏性末端的催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接片段之间的连接催化不同黏性末端的催化不同黏性末端的DNA片段之间的连接片段之间的连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成酸二酯键的形成ABC D 【解答】【解答】D【解析】【解析】在在DNA重组技术中，两个重组技术中，两个DNA片段间片段间必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；必须有相同

9、的黏性末端才能互补配对，进行结合；具有相同黏性末端的具有相同黏性末端的DNA分子连接时，分子连接时，DNA连接连接酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成，即把间磷酸二酯键的形成，即把“梯子梯子”的的“扶手扶手”缝缝合起来。合起来。变式训练变式训练两个具有相同黏性末端的两个具有相同黏性末端的DNA片段，片段，在条件适宜时，经酶的作用合成一个重组在条件适宜时，经酶的作用合成一个重组DNA分分子。该酶是子。该酶是()ADNA连接酶连接酶 BRNA聚合酶聚合酶CDNA聚合酶聚合酶 D限制性内切酶限制性内切酶解析：解析：选选A。本题考查

10、几种酶的作用。本题考查几种酶的作用。DNA连接酶可以连接酶可以连接两个连接两个DNA片段片段之间的磷酸二酯键形成一之间的磷酸二酯键形成一个个DNA分子；分子；RNA聚合酶可以聚合酶可以催化单个游离的核糖核苷酸催化单个游离的核糖核苷酸形成形成RNA；DNA聚合酶可以聚合酶可以催化单个游离的脱氧核糖核苷酸催化单个游离的脱氧核糖核苷酸形成形成DNA；限制性内切酶可以将限制性内切酶可以将DNA分子从特定的位点分子从特定的位点切割切割成两个成两个DNA片段。片段。基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先

11、得将这个基因送到乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！乙生物的细胞内去！ 能将外源基因送入细胞的工具就是载体。能将外源基因送入细胞的工具就是载体。q作用：将外源基因送入受体细胞。作用：将外源基因送入受体细胞。q种类：种类：质粒、质粒、噬菌体噬菌体、动植物病毒。、动植物病毒。q条件：条件：基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体思考思考假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？如果载体对受体细胞有害将

12、怎样？如果载体对受体细胞有害将怎样？有切割位点有切割位点能自我复制能自我复制能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；有遗传标记基因有遗传标记基因能与目的基因结合能与目的基因结合对受体细胞无害对受体细胞无害比较容易得到比较容易得到载体的条件载体的条件什么是质粒什么是质粒存在于存在于细菌以及酵母菌细菌以及酵母菌等生物中等生物中细菌拟核细菌拟核DNADNA外外( (细胞染色体外细胞染色体外) )能能自主复制自主复制的的裸露的、结构简单、裸露的、结构简单、双链环状双链环状DNADNA分子分子细菌的质粒比细菌细菌的质粒比细菌DNADNA小小得多得多

13、带有少量基因带有少量基因常有抗生素抗性基因常有抗生素抗性基因, ,使细菌有抗药性使细菌有抗药性质粒与宿主细胞的关系质粒与宿主细胞的关系质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒（最常用的运载体）质粒（最常用的运载体）质质 粒粒能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基因一起复制起复制有切割位点有切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。提提连连转转增增检检基因工程的一般过程基因工程的一般过程基因工程过程示意图 如图为大肠杆菌及质如图为大肠杆菌及质粒载

14、体的结构模式图，据图回答下列问题。粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。例例3(1)a(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如二者还具有其他共同点，如_, ,_ (_ (写出两条即可写出两条即可) )。(1)DNA 能够自我复制能够自我复制具有遗传效应具有遗传效应(2)(2)若质粒若质粒DNADNA分子的切割末端为分子的切割末端为A,TGCGC)A,TGCGC)，则与之连接的目，则与之连接的目的基因切割末端应为的基因切割末端应为_；可使用；可使用_把质粒和目的基把质粒和目的基因连接在一起。因连接在一起。(3)(3)氨苄青霉素抗

15、性基因在质粒氨苄青霉素抗性基因在质粒DNADNA上称为上称为_，其作用是，其作用是_。(3)标记基因供重组标记基因供重组DNA的鉴定和选择的鉴定和选择(4)(4)下列下列常常在基因工程中作为在基因工程中作为载体载体的是的是( () )A A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云金芽孢杆菌抗虫基因B B土壤农杆菌环状土壤农杆菌环状RNARNA分子分子C C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D D动物细胞的染色体动物细胞的染色体C C【解析解析】质粒是基因工程中最常用的载体质粒是基因工程中最常用的载体, ,是一种是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNADNA之外，并具之外，并具有

16、自我复制能力的双链环状有自我复制能力的双链环状DNADNA分子，具有一至多个分子，具有一至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自主复制，具有限制酶切割位点，进入受体细胞后能自主复制，具有标记基因便于重组标记基因便于重组DNADNA的鉴定与选择。的鉴定与选择。【答案答案】(1)DNA(1)DNA能够自我复制具有遗传效应能够自我复制具有遗传效应(2)(2)(3)(3)标记基因供重组标记基因供重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择(4)C(4)C评价反馈评价反馈1.1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术-基因基因工程，实施该工程的最终目的是（工

17、程，实施该工程的最终目的是（ ）A.A.定向提取生物体的定向提取生物体的DNADNA分子分子 B.B.定向地对定向地对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”C.C.在生物体外对在生物体外对DNADNA分子进行改造分子进行改造D.D.定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状D2.2.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（ ）A.A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.B.限制性内切酶的活性受温度的影响限制性内切酶的活性受温度的影响C.C.限制性内切酶能识别和切割

18、限制性内切酶能识别和切割RNARNAD.D.限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C3.3.关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（ ）A.A.限制性核酸内切酶是一种酶，只识别限制性核酸内切酶是一种酶，只识别GAATTCGAATTC序列序列B.EcoRB.EcoR切割的是切割的是G-AG-A之间的氢键之间的氢键C.C.限制性核酸内切酶一般不切割自身的限制性核酸内切酶一般不切割自身的DNADNA分子，只切割外源分子，只切割外源DNADNAD.D.限制性核酸内切酶只存在于原核生物中限制性核酸内切酶只存在于原核生物中C4.DNA4.DNA连接酶的重要功能是（连接酶的重要功能是（ ）A.DNAA.DNA复制时母链与子链间形成氢键复制时母链与子链间形成氢键B.B.将两将两DNADNA片段之间的缝隙连接起来片段之间的缝隙连接起来C.C.黏性末端互补碱基间形成氢键黏性末端互补碱基间形成氢键D.AD.A、B B、C C三项都不正确三项都不正确B5. .关于限制酶和关于限制酶和DNADNA连接酶的说法中正确的是（连