1.1DNA重组技术的基本工具课件 高二生物人教版选修三

1、专题1 基因工程选修31.2 基因工程的基本操作程序1.3 基因工程的应用1.4 蛋白质工程的崛起1.1 DNA重组技术的基本工具14321.1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，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。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果原理基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平创造出人类需要的生物类型和生物产品剪切拼接导入表达基因重组理论基础DNA是

2、遗传物质的证明DNA双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译技术保障基因工程工具 的发现和应用 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 基因载体(如质粒)二、基因工程的诞生如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来？ 如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来？ 如何将重组的DNA运送到棉花细胞？ 需要切割DNA的工具（分子手术刀）需要连接DNA片断的工具 （分子缝合针）需要基因转移的工具（分子运输车） 限制性核酸内切酶DNA连接酶基因载体工具酶思 考1、限制性核酸内切酶”分子手术刀“ 切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。 主要从原核生物中分离纯化而来来源：三、基因工

3、程的基本工具寻根问底你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。限制酶在原核生物中的作用1、限制性核酸内切酶”分子手术刀“ 切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。 主要从原核生物中分离纯化而来来源：识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点断裂磷酸二酯键。 作用：三、基因工程的基本工

4、具 G1234512345 A3,5-磷酸二酯键3端5端3端5端磷酸二酯键1、限制性核酸内切酶”分子手术刀“ 切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。 主要从原核生物中分离纯化而来来源：识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点断裂磷酸二酯键。 作用：有专一性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。作用特点：产生黏性末端或平末端 切割产物：三、基因工程的基本工具EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识别GAATTC序列，并在G和A之间切开黏性末端：由限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开形成。AATTGCCT

5、TAAG要想获得某个特定性状的基因必须用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切两个切口，产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会产生相同的黏性末端。思 考SmaCCCGGGGGGCCC识别GAATTC序列，并在G和C之间切开平末端：由限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开形成。CCCGGGGGGCCCAATTGCCTTAAG 限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATG

6、CTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA连接酶将双链DNA片段“缝合”起来，回复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。作用：具有相同黏性末端的两个DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。 结果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具种类：类型Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶来源功能大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)相同点差别寻根问底DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?ATGCATGC

7、DNA聚合酶把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质不同点模板作用对象作用结果用途都能催化形成磷酸二酯键都是蛋白质不需要需要DNA的一条链作为模板形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要形成几个磷酸二酯键？ 2个 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？ 4个 外源基因（如抗虫基因）怎样才能运送到受体细胞（如棉花细胞）？需要“分子运输车”基因进入受体细胞的载体思 考3

8、、基因载体（运载体） 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。 作用：条件：三、基因工程的基本工具假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？会在细胞增殖中丢失 外源基因不可能插入 如果载体上有遗传标记基因，就可通过标记基因的表达来检测。 将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的外源基因也可能无法表达。 思 考3、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。 作用：条件：能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存有一个或多个限制酶切点，可使外源基因插入其中 具有某些遗传标记

9、基因，供重组DNA的鉴定和选择。对受体细胞无害 质粒（最常用）、噬菌体的衍生物和某些动植物病毒种类：三、基因工程的基本工具(5)大小适宜有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起复制质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。最常用的运载体质粒 实际上在基因工程操作中，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。1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（ ）A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状D随堂检测随堂检测2、以下说法正确的是（ ）A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B.质粒是基因工程中唯一的运载体 C.载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D.基因控制的性状都能在后代表现出来C随堂检测3、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测C.增加质粒分子的分子量 D.便于