高中生物选修三DNA重组的基本工具

1、基因工程的基本内容定向基因改造设想定向基因改造设想 基因工程概念基因工程概念基因工程：基因工程：按照人们的愿望，进行严格的设计，按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过并通过体外体外DNA重组和转基因重组和转基因等技术，赋予生物以等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是生物类型和生物产品。由于基因工程是在在DNA分子分子水平上进行设计与施工的水平上进行设计与施工的，因此又叫做，因此又叫做DNA重组技重组技术。术。例：基因工程培育抗虫棉的简要例：基因工程培育抗虫棉的简要过程过程需要解决的问题：需要解

2、决的问题：1、如何从苏云金芽孢、如何从苏云金芽孢杆菌中辨别出所需杆菌中辨别出所需抗抗虫基因虫基因并把它切割下并把它切割下来；来；2、如何将切割下来的、如何将切割下来的抗虫基因与棉花的抗虫基因与棉花的DNA“缝合缝合”起来起来。分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切酶黏性末端黏性末端平末端平末端限制性核酸内切酶的作用：限制性核酸内切酶的作用：回文结构：沿中轴线反向重复回文结构：沿中轴线反向重复作用特点：专一性作用特点：专一性当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA两条链分别切开时，产生的是黏性末端两条链分别切开时，产生的是黏性末端当限制酶在它识别序列的中

3、心轴线处切开时，当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端产生的是平末端二、连接酶二、连接酶“分子缝合针分子缝合针”.DNA连接酶的作用：连接两条连接酶的作用：连接两条DNA链，链，形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键E.coliDNAE.coliDNA连接酶：连接酶：连接黏性末端连接黏性末端T T4 4DNADNA连接酶：连接酶：连接黏性末端和平末端连接黏性末端和平末端.DNA.DNA连接酶的种类连接酶的种类 限制酶切割后产生两种不同的末端。限制酶切割后产生两种不同的末端。那么恢复它们的连接时，所用那么恢复它们的连接时，所用DNA连接连接酶是否可以不加选择酶是否可以不加选择？DNA聚合酶

4、和聚合酶和DNA连接酶有何连接酶有何相同点和不同点？相同点和不同点？想一想想一想DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链连接部位连接部位相同点相同点双链双链单链单链在两在两DNADNA链之间形链之间形成磷酸二酯键，成磷酸二酯键，不需要模板不需要模板将单个游离的核将单个游离的核苷酸加到已存在苷酸加到已存在的核酸片段的的核酸片段的33末端的羟基上，末端的羟基上，形成磷酸二酯键。形成磷酸二酯键。需要模板需要模板都能形成都能形成磷酸二酯键磷酸二酯键二者都由蛋白质构成二者都由蛋白质构成三、基因进入受体细胞的三、基因进入受体细胞的载体载体 “分子运输车分子运输车”1. 载体

5、具备的条件载体具备的条件 能自我复制，能自我复制，能进入受体生物细胞并在能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；受体生物细胞内复制并表达； 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 有遗传标记基因有遗传标记基因 对受体细胞无害、容易分离对受体细胞无害、容易分离必要条件：能够在受体细胞中稳定地保存下来必要条件：能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，提供大量的目的基因并大量复制，提供大量的目的基因能自我复制，并且能自我复制，并且可以带着插入的目可以带着插入的目的基因一起复制的基因一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，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴

6、别。素的培养基鉴别。载体举例：质粒（抗虫棉培育）载体举例：质粒（抗虫棉培育）2、常用的载体种类、常用的载体种类质粒、质粒、噬菌体衍生物噬菌体衍生物、动植物病毒动植物病毒3、载体的人工改造思考1、限制酶存在于原核生物中的作用是什么？、限制酶存在于原核生物中的作用是什么？2、DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶有什么区别？聚合酶有什么区别？3、具备什么条件才能充当、具备什么条件才能充当“分子运输车分子运输车”？ 切割外源切割外源DNA，使之失效，从而达到保护自身的目的。，使之失效，从而达到保护自身的目的。DNA聚合酶只是将单个游离的脱氧核苷酸加到已聚合酶只是将单个游离的脱氧核苷酸加到已有核酸片段的有

7、核酸片段的3端；端； DNA连接酶连接两条连接酶连接两条DNA链。链。DNA聚合酶需要一条聚合酶需要一条DNA链为模板链为模板能自我复制、有一个或多个切割位点、能自我复制、有一个或多个切割位点、有标记基因位点及对受体细胞无害等有标记基因位点及对受体细胞无害等讨论1、为什么限制酶不剪切细菌自身的、为什么限制酶不剪切细菌自身的DNA?2、天然的、天然的DNA分子能直接用作基因工程载体么？分子能直接用作基因工程载体么？其其DNA分子中或者不具备这种限制酶的切割序列，分子中或者不具备这种限制酶的切割序列，或者将自身的相应序列通过甲基化酶甲基化，使或者将自身的相应序列通过甲基化酶甲基化，使限制酶不能切割

8、自身的限制酶不能切割自身的DNA一般是需要人工改造后才能用于基因工程操作。一般是需要人工改造后才能用于基因工程操作。小结基因工程基因工程的工具的工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有专一性具有专一性(识别序列识别序列)切开切开DNA分子的磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNA连连接酶接酶连接两条连接两条DNA链，链，形成磷酸二酯键，形成磷酸二酯键，种类种类E.coliDNA连接酶连接酶T4 DNADNA连接酶连接酶运载运载工具工具具备的具备的条件条件结构简单结构简单,大小适中大小适中能在宿主细胞中能在宿主细胞中稳定存在稳定存在并自并自我复制我复制具一个多个限制酶切位点具一个多个

9、限制酶切位点具标记基因具标记基因种类：质粒、种类：质粒、噬菌体衍生物噬菌体衍生物 、动植物、动植物 病毒病毒1.在基因工程中，切割运载体和含有目的在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同种限制酶同种限制酶 B. 两种限制酶两种限制酶C. 同种连接酶同种连接酶 D. 两种连接酶两种连接酶（二）基本单位：脱氧核苷酸（二）基本单位：脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸A氢键氢键二、二、 DNA分子的平面结构分子的平面结构1.DNA分子是由几条链分子是由几条链构成的构成的?链的方向如何链的方向如何?2.DNA的基本骨架由哪的基本骨架由哪些物质组成些物质组成?它们位于它们位于D