DNA重组技术的基本工具课件

第1课时基因工程的工具第1课时基因工程的工具能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程的诞生历程，说出基因工程的概念；2.通过阅读文本、观察图片、师生交流，说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用。1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程的诞生历程，说出基因一、基因工程的概念

基因工程又叫DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。一、基因工程的概念基因工程又叫DNA重组技术。该技术操作原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外基因DNA分子水平按照人类需要定向改造生物遗传特性剪切→拼接→导入→表达操作原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外深化探究请列举基因重组的类型。提示(1)真核生物有性生殖过程中，减数分裂时发生的基因重组：交叉互换型、自由组合型。(2)肺炎双球菌转化实验中发生的基因重组：S型细菌的DNA进入R型细菌并使R型细菌转化为S型细菌。(3)基因工程是人工操作导致的基因重组。深化探究请列举基因重组的类型。提示(1)真核生物有性生殖过61．理论与技术基础的发展：1953年：沃森和克里克建立DNA分子双螺旋结构模型。1957年：科恩伯格等首次发现。1958年：梅塞尔森和斯塔尔发现的机理。克里克提出中心法则。1961-1966年：尼伦伯格和霍拉纳等破译遗传密码。1967年：罗思和赫林思基等发现运转工具和。1970年：特明和巴尔的摩各自在RNA病毒中发现逆转录酶。史密斯等人分离到酶。1977年：桑格首次完整基因组的测序工作。二、基因工程的发展历程DNA聚合酶DNA半保留复制质粒DNA连接酶逆转录1．理论与技术基础的发展：二、基因工程的发展历程DNA聚合酶72．重组DNA技术的发展：1972年科学家伯格等实验：世界上首次DNA分子体外重组1973年科学家科恩等实验科恩和博耶合作：实现了不同物种间DNA重组实验。意义：打破了传统的种间遗传物质不能交换的重重壁垒，开创了基因工程二、基因工程的发展历程2．重组DNA技术的发展：二、基因工程的发展历程8提取抗虫基因棉花细胞苏云金芽孢杆菌(有抗虫特征)

普通棉花(无抗虫特征)与运载体DNA拼接，导入(含抗虫基因)

棉花植株(有抗虫特征)基因工程培育抗虫棉的简要过程提取抗虫基因棉花细胞苏云金芽孢杆菌(有抗虫特征)普通棉花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

（分子针线）需要基因转移的工具（分子搬运工）

——限制性核酸内切酶——DNA连接酶——基因载体工具酶思考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101、限制性核酸内切酶（简称限制酶）能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。含义：主要从原核生物中分离得到来源：磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键

作用部位：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

作用结果：三、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）能够识别和切割DNA分子EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识别GAATTC序列，并在G和A之间切开限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸，他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识12AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAGAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AA某限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－↓GATC－。在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。用该限制酶切割含有目的基因的DNA。请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。某限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－↓GATC－。在目的基因的两侧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？切断几个磷酸二酯键？切两个切口，产生四个黏性末端。4个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？SmaⅠCCCGGGGGGCCC识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开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。CCCGGGGGGCCCSmaⅠCCCGGGGGGCCC识别CCCGGG序列，并在C16AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CCGGCGGGGCCCAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CC例：限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列。如图所示为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的是

(限制酶)，其正确的末端互补序列应该为

A.BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列为—AATT—B.BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—GATC—C.EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—AATT—D.BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—√例：限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的脱CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATA2、DNA连接酶两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键

连接部位：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2、DNA连接酶两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键连接部位：

可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，E·coliDNA

T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效

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DNA连接酶和DNA聚合酶有什么不同？DNA连接酶是连接两个DNA片段；将单个脱氧核糖核苷酸依次连接到单链末端外源基因（如抗虫基因）怎样才能运送到受体细胞（如棉花细胞）？需要“分子搬运工”——基因进入受体细胞的载体思考用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要形成几2个DNA解旋酶和DNA聚合酶的作用解旋酶和DNA聚合酶的作用3、基因载体（载体）作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。作用：质粒（最常用）、λ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3、基因载体（载体）作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。质粒作为载体所具备的条件和原因：常用载体——质粒条件原因稳定并能能使目的基因稳定存在且数量可扩增有一个至多个

位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的_________便于重组DNA的____________无毒害作用对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤

自我复制或整合到染色体DNA上限制酶切割标记基因鉴定和选择本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，基因工程培育抗虫棉的简要过程:苏云金芽孢杆菌提取

抗虫基因与载体DNA拼接导入普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞（含抗虫基因）棉花植株（有抗虫特性）基因工程培育抗虫棉