DNA重组技术的基本工具(上课用)

1、人教版高中生物选修生物选修模块的的教材，包括选修1生物技术实践选修 2生物科学与社会选修 3现代生物科技专题专题专题1 传统发酵技术的应用传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作 课题2 腐乳的制作 课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 专题专题2 微生物的培养与应用微生物的培养与应用 课题1 微生物的实验室培养 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 课题3 分解纤维素的微生物的分离 专题专题3 植物的组织培养技术植物的组织培养技术 课题1 菊花的组织培养 课题2 月季的花药培养 选修选修1生物技术实践生物技术实践专题专题4 酶的研究与应用酶的研究与应用 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用

2、 课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 课题3 酵母细胞的固定化 专题专题5 DNA和蛋白质技术和蛋白质技术 课题1 DNA的粗提取与鉴定 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 课题3 血红蛋白的提取和分离 专题专题6 植物有效成分的提取植物有效成分的提取 课题1 植物芳香油的提取 课题2 胡萝卜素的提取 附录1 生物学实验室的基本安全规则 附录2 生物学实验室中常用的国际单位 附录3 常用培养基配方 附录4 常用的消毒灭菌操作方法 附录5 常用化学抑菌剂选修选修 2生物科学与社会生物科学与社会第第1章章 生物科学与健康生物科学与健康 科技发展之窗科技发展之窗 现代医学的发展现代医学的发展 第第1

3、节节 抗生素的合理使用抗生素的合理使用 第第2节节 基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗 拓展视野拓展视野 基因芯片技术与新药的开发基因芯片技术与新药的开发 第第3节节 人体的器官移植人体的器官移植 拓展视野拓展视野 生长因子的发现推动了组织工程的发展生长因子的发现推动了组织工程的发展 第第4节节 生殖健康生殖健康 拓展视野拓展视野 人类辅助生殖技术规范人类辅助生殖技术规范简介简介 第第2章章 生物科学与农业生物科学与农业 科技发展之窗科技发展之窗 农业的绿色革命农业的绿色革命 第第1节节 农业生产中繁殖控制技术农业生产中繁殖控制技术 第第2节节 现代生物技术在育种上的应用现代生物技术在育种上

4、的应用 拓展视野拓展视野 转基因生物的安全性转基因生物的安全性 第第3节节 植物病虫害的防治原理和方法植物病虫害的防治原理和方法第第4节节 动物疫病的控制动物疫病的控制 拓展视野拓展视野 国家动物疫情测报体系简介国家动物疫情测报体系简介 第第5节节 绿色食品的生产绿色食品的生产 第第6节节 设施农业设施农业 第第3章章 生物科学与工业生物科学与工业 科技发展之窗科技发展之窗 生物技术产业的兴起生物技术产业的兴起 第第1节节 微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用 第第2节节 酶在工业生产中的应用酶在工业生产中的应用 第第3节节 生物技术药物与疫苗生物技术药物与疫苗 拓展视野拓展视野 单克隆抗体药

5、物的制备单克隆抗体药物的制备 第第4章章 生物科学与环境保护生物科学与环境保护 科技发展之窗科技发展之窗 生物科技与可持续发展生物科技与可持续发展 第第1节节 生物性污染及其预防生物性污染及其预防 第第2节节 生物净化的原理及其应用生物净化的原理及其应用 第第3节节 关注生物资源的合理利用关注生物资源的合理利用 第第4节节 倡导绿色消费倡导绿色消费 拓展视野拓展视野 绿色产品的分类绿色产品的分类 课程标准课程标准)在课程设计思路中在课程设计思路中指出：指出：“选修模块是为了满足学选修模块是为了满足学生多样化的需要而设计的，有助生多样化的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增于拓展学生的

6、生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能理解、提高学生的实践和探究能力。力。”“选修选修3：现代生物科技专题：现代生物科技专题” 以以专题形式介绍了现代生物科学技术专题形式介绍了现代生物科学技术一些重要领域的研究热点、发展趋一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生的视野势和应用前景，以开拓学生的视野、增强学生的科技意识，为学生进、增强学生的科技意识，为学生进一步学习生物科学类专业奠定基础一步学习生物科学类专业奠定基础一、学习本模块的意义和价值一、学习本模块的意义和价值课程标准课程标准中，对本模块的意义和价值，作了如下简中

7、，对本模块的意义和价值，作了如下简明的概括。明的概括。“自自20世纪世纪50年代以来，生物科学在微观和宏观两方年代以来，生物科学在微观和宏观两方面都迅速发展，并产生了现代生物技术产业，深刻影响人面都迅速发展，并产生了现代生物技术产业，深刻影响人类社会的生活、生产和发展。本模块以专题的形式着重介类社会的生活、生产和发展。本模块以专题的形式着重介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生视野，增强科技意识，激发趋势和应用前景，以开拓学生视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感，为进一步学习学生探

8、索生命奥秘和热爱生物科学的情感，为进一步学习现代生物学奠定基础。现代生物学奠定基础。”1、引导学生与时俱进、引导学生与时俱进基因工程、细胞工程和胚胎工程基因工程、细胞工程和胚胎工程在微观方在微观方面反映生物科学技术的与时俱进面反映生物科学技术的与时俱进而生态工程和生物技术的安全性和伦理问而生态工程和生物技术的安全性和伦理问题题在宏观方面的与时俱进。在宏观方面的与时俱进。 选择课程内容的三原则：时代性放在了首位选择课程内容的三原则：时代性放在了首位2、正确认识科学与技术的互动、正确认识科学与技术的互动在此次课程内容改革中，在此次课程内容改革中，技术技术已升格为八大已升格为八大学习领域之一。学习领

9、域之一。本模块教材的内容，把本模块教材的内容，把技术技术放在了重要位置，放在了重要位置，包括了包括了若干重要的科研若干重要的科研或或生产的工艺流程生产的工艺流程，这对大多数教师都有再学习的必要。这对大多数教师都有再学习的必要。对于对于学生学生来说，并非要求他们具体掌握和应来说，并非要求他们具体掌握和应用，但通过对这些内容的了解，会较深切地用，但通过对这些内容的了解，会较深切地体会到技术的重要性，树立体会到技术的重要性，树立科学与技术互动科学与技术互动的观念。的观念。3、关注科学技术的社会应用，增强、关注科学技术的社会应用，增强社会责任感社会责任感。基因工程、细胞工程、胚胎工程基因工程、细胞工程

10、、胚胎工程不仅是生不仅是生物科学技术的热点，也是社会关注的热点。物科学技术的热点，也是社会关注的热点。 生物技术的安全性和伦理问题生物技术的安全性和伦理问题的教学的教学更是更是直指科学技术的社会责任问题直指科学技术的社会责任问题 。生态工程生态工程则是为了经济和社会的可持续发则是为了经济和社会的可持续发展产生的综合科学技术，是一项宏大的国民展产生的综合科学技术，是一项宏大的国民工程。工程。 4、深化热爱生物科学技术的情感，、深化热爱生物科学技术的情感，发展探究能力发展探究能力本模块明确地指出本模块明确地指出“为学生进一步学习生物为学生进一步学习生物科学类专业奠定基础科学类专业奠定基础”。因此，

11、可以估测，在学校选课指导机构的指因此，可以估测，在学校选课指导机构的指导下，选修本模块学生的绝大多数，将是有导下，选修本模块学生的绝大多数，将是有志于学习生命科学基础类和应用类专业的学志于学习生命科学基础类和应用类专业的学生。生。 设想一 能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？ 胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药是治疗糖尿病的特效药, ,长期以来长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。低成本高。 而微生物生长迅速，容易控制。于是科学而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得

12、以表达，就不仅能解决产量物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。格大幅下降。设想二 这些定向改造基因的设想能实现吗？基因工程基因工程DNA DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具 1 DNA1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具专题一专题一 基因工程基因工程“分子手术刀分子手术刀” ” 限制酶限制酶 “分子缝合针分子缝合针” ” DNADNA连接酶连接酶 “分子运输车分子运输车” 基因进入受体细胞的载基因进入受体细胞的载体体 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DNADNA可能进入另

13、一种可能进入另一种 生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？ 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源 DNA DNA的入侵而灭绝，它们有何保护机制？的入侵而灭绝，它们有何保护机制？限制酶切割外源限制酶切割外源DNA,DNA,使之失效，使之失效，从而达到保护自身的目的！从而达到保护自身的目的！ 黏性末端黏性末端平末端平末端ATGCATGC限制酶切割磷酸二酯键限制酶切割磷酸二酯键限制性内切酶作用过程 大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶（EcoREcoR)能识

14、别能识别GAATTCGAATTC序列，序列，并在并在G G和和A A之间切开形成黏性末端。之间切开形成黏性末端。 SmaSma能识别能识别CCCGGGCCCGGG序列，并序列，并在在C C和和G G之间切割形成平末端之间切割形成平末端 。ATGCATGC连接酶连接磷酸二酯键连接酶连接磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用过程：连接酶的作用过程：二、分子缝合针二、分子缝合针DNA连接酶连接酶连接黏性末端连接黏性末端连接黏性末端和连接黏性末端和平末端平末端作用作用E.coli DNA连接酶连接酶连接酶种类：连接酶种类：T4DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶和和DNA连接酶有何连接酶有何相同点和不同点

15、？相同点和不同点？DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链连接部位连接部位双链双链在两在两DNADNA片片断之间形成断之间形成磷酸二脂键磷酸二脂键单链单链将单个核苷酸加将单个核苷酸加到已存在的核酸到已存在的核酸片断片断33末端形成末端形成磷酸二脂键磷酸二脂键核苷酸分子的连接：核苷酸分子的连接：ATGCATGCDNADNA聚合酶连接单链聚合酶连接单链DNADNA把单个脱氧核苷酸连接到把单个脱氧核苷酸连接到DNADNA片段上片段上三、分子运输车三、分子运输车基因进入受基因进入受体细胞的载体体细胞的载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物

16、体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！细胞内去！能将外源基因送入受体细胞的工具能将外源基因送入受体细胞的工具就是就是载体载体。基因工程的载体被喻为基因工程的载体被喻为：分子运输车分子运输车基因工程的载体来源基因工程的载体来源：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？作为载体的必要条件作为载体的必要条件 1. 1.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能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制2.2.有一个至多个限制酶切割位点有一个至多个限制酶切割位点 供外源基因插入供外源基因插入 3

17、.3.有遗传标记基因有遗传标记基因 供重组供重组DNA的鉴定和选择的鉴定和选择 4.4.对受体细胞无害对受体细胞无害 否则受体细胞将受到损伤甚至死亡否则受体细胞将受到损伤甚至死亡1 1、能自我复制、能自我复制2 2、具有一个或多个限制酶切点、具有一个或多个限制酶切点3 3、具有遗传标记基因、具有遗传标记基因4 4、对受体细胞无害、对受体细胞无害质粒作为运载体的条件？质粒作为运载体的条件？在进行基因工程操作中在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的天然质粒的基础上进行过人工改造的课本知识回顾课本知识回顾 基因工程又叫做基因工程又叫

18、做 或或 。通俗地说，就。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物是按照人们的意愿，把一种生物的某种的某种 提取出来，加以提取出来，加以 ， 然后然后放到另一种生物的细胞里，放到另一种生物的细胞里， 改造生物的遗传性状。改造生物的遗传性状。基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术基因基因修饰改造修饰改造定向地定向地DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具“分子手术刀分子手术刀” “分子缝合针分子缝合针” “分子运输车分子运输车”限制限制（性核酸内切）（性核酸内切）酶酶DNA连接酶连接酶基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键粘性末端粘性末端平末端平末端1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类连接黏性末端连接黏性末端Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端通常有三种通常有三种:作为载