DNA重组技术的基本工具课件-高二下学期生物人教版选修3

选修3核心知识关系生态工程原理生态工程实例生态工程生态工程建设基因工程的诞生蛋白质工程基因工程应用基因工程的原理及技术基因工程现代生物科技专题植物的组织培养动物细胞培养体细胞克隆细胞融合与单克隆抗体细胞工程转基因生物的安全性生物技术中的伦理问题生物武器对人类的威胁胚胎工程应用胚胎工程理论基础动物胚胎发育胚胎干细胞移植胚胎工程能发光的水母培育出能发光的小鼠基因工程1.1DNA重组技术的基本工具核心目标素养：1.简单描述基因工程的概念及目的。2.说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。3.利用DNA重组技术的工具解答有关题目。一、基因工程的原理按照人们的意愿，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，因此又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。操作场所：

。操作技术：DNA重组和

等技术。操作结果：赋予生物新的

，创造出更符合人们需要的新的

和生物产品。操作水平：

水平。操作原理：DNA重组生物体外转基因新的遗传特性生物类型DNA分子优点：克服远源杂交不亲和的障碍，目的性强，育种周期短缺点：技术复杂，安全性问题多能合成人胰岛素的大肠杆菌基因工程诞生的理论基础基因拼接的理论基础(1)大多数生物的遗传物质是DNA。(2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。外源基因在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)生物界共用一套遗传密码。相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质。基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）——限制性核酸内切酶（限制酶）DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）——DNA连接酶基因转移工具（“分子运输车”）——运载体二、DNA重组技术的基本工具

限制性内切酶从哪里寻找？1、来源：原核生物2、种类：约4000种（一）、限制性核酸内切酶3.作用特点：①.能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列②.使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。CGGCCGTATAATATGCGCGC

A磷酸二酯键1234512345

GAG4.作用部位EcoRI限制酶AAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识别GAATTC序列，并在G和A之间切开限制酶在他识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是粘性末端。5.作用结果：SmaⅠCCCGGGGGGCCC识别CCCGGG序列，并在G和C之间切开CCCGGGGGGCCC限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。限制性核酸内切酶——“分子手术刀”①来源：主要从原核生物中分离纯化出来。②种类：已从近300种微生物中分离出4000种限制酶。1.能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列2.使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。④作用特点：具有特异性(专一性）形成两种末端黏性末端平末端⑤作用结果：③作用部位：磷酸二酯键点石成金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？

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。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因会产生相同的黏性末端，并且相同的黏性末端可以连接，切割两次才能够获取目的基因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？要切割几次才能够获取目的基因呢？类型E·coliDNA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（二）、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用：

把切下来的DNA片段拼接成新的DNA。（2）类型：两DNA片段要具有互补（相同）的黏性末端才能拼起来DNA连接酶的缝合作用E·coliDNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用2.载体需要的条件：⑴有一个至多个限制酶切点⑵对受体细胞无害⑶导入基因能在受体细胞中进行自我复制、表达⑷有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择3.常用载体种类：

⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？

⑵霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？

⑴作为分子运输车——载体，如果没有切割位点将会怎样？

⑷目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？

1.功能：将目的基因转移到宿主细胞内在宿主细胞内对目的基因进行大量复制(三)基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”⑴质粒⑵λ噬菌体衍生物⑶某些动植物DNA病毒将目的基因导入动植物等受体细胞将目的基因导入大肠杆菌等受体细胞目的基因插入位点氨苄青霉素抗性基因复制原点

细菌拟核外能自主复制的小型环状DNA分子。

存在于原核细胞以及酵母菌等生物中。最常用的运载体——本质：质粒分布：最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。注意：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。与DNA相关的五种酶的比较名称作用部位作用结果限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链限制酶磷酸二酯键DNA连接酶磷酸二酯键种类：E.coliDNA连接酶载体作为载体的条件①有一个至多个限制酶切割位点；②对受体细胞无害；③能自我复制或能整合到宿主DNA上。④有特殊的标记基因；质粒、λ噬菌体衍生物

、动植物DNA病毒基因工程的基本工具、T4

DNA连接酶种类:来源：主要来源于原核生物特点：作用部位：具有专一性结果：形成黏性末端或平末端把两条双链DNA片段拼接起来点石成金作用：连接部位：(1)限制酶只能用于切割目的基因。()(2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。()(3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。()(4)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。()(6)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。()(7)每个重组质粒至少含一个限制酶识别位点。()(8)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。()×××××√√√巩固练习：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，通过体外

和

等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出符合人们需要的新的

和

。又叫做DNA的重组技术。二、DNA重组技术的基本工具

1.限制性核酸内切酶－－“分子手术刀”(1)主要来源：从____生物中分离出来的。(2)特点：能够识别DNA特定的核苷酸序列切开DNA重组转基因生物类型生物产品原核两个

之间的

。(3)DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式:

和

。2.DNA连接酶－－“分子缝合针”

(1)作用:将双链DNA片段

起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的

。(2)种类:①E·coliDNA连接酶:只能缝合DNA的_____②T4DNA连接酶:既可缝合DNA的_____,又可缝合双链DNA的_______。核苷酸磷酸二酯键黏性末端平末端缝合磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端

3.基因进入受体细胞的载体----”分子运输车”

(1)载体的种类①质粒:是一种裸露的,结构简单,独立于细菌染色体之外,并具有自我_____能力的双链______DNA分子;②

的衍生物;③________。(2)载体的特点①能够在细胞内_______;②有一个或多个____切割位点,便于供源DNA的插入.③具有_____基因,供重组DNA的鉴定和选择.复制环状λ噬菌体动植物病毒自我复制限制酶标记练一练1.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、限制酶是一种酶，只能识别GAATTC碱基序列C、E.coliDNA连接酶只能“缝合”黏性末端D、不是所有质粒都可作为载体B2.基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，