DNA重组技术的基本工具

选修三现代生物科技专题专题一基因工程专题二细胞工程专题三胚胎工程专题四生物技术的平安性和伦理问题专题五生态工程11.1DNA重组技术的根本工具教学目标：

简述DNA重组技术所需要三种工具的作用；

教学重点：

DNA重组技术所需要三种工具的作用教学难点：

基因工程载体需要具备的条件2一、什么叫基因工程？基因工程，又叫DNA重组技术。是指按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，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。3基因工程的概念1．基因工程的别名：。2．操作环境：。3．操作对象：______。4．操作水平：_______________。5．根本过程：________________________。6．结果：。基因DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达DNA重组技术生物体外人类需要的新的生物类型和生物产品7、优点：⑴定向改造生物性状⑵克服远缘杂交不亲和的障碍⑶育种周期短4艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。二、基因工程的诞生P2-3〔一〕根底理论：5沃森、克里克建立了DNA的双螺旋结构模型6梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保存复制7克里克等提出中心法那么DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制8

1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。91)基因转移载体的发现2)工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的创造4)DNA体外重组的实现5)重组DNA表达实验的成功6)第一例转基因动物问世7)PCR技术的创造〔二〕技术创造：10三、DNA重组技术的根本工具基因工程培育抗虫棉的简要过程：剪切→拼接→导入→表达在以上过程中关键步骤或难点是什么？11关键步骤一：准确切割DNA关键步骤二：将不同DNA片段链接起来关键步骤三：将重组DNA分子导入受体细胞“分子手术刀”——限制性核酸内切酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——载体12㈠限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1、来源：主要从原核生物中别离纯化出来。2、种类：已从近300种微生物中别离出4000种限制酶。3、作用：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。134、作用特点：具有特异性〔专一性〕。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，5、限制酶的识别序列：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成14几种限制酶的识别序列及切割位点：15EcoRI限制酶的切割：中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。16

EcoRⅠ黏性末端黏性末端17EcoRI限制酶的切割：中轴线黏性末端黏性末端在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。18CCCG

GGGGGCCCSmaI限制酶的切割：只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线19SmaⅠ平末端平末端206、限制酶的作用结果：产生黏性末端或平末端。21限制酶所识别的序列有什么特点？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、互补排列的。221、作用〔二〕“分子缝合针”——DNA连接酶把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来.2、作用原理催化磷酸二酯键形成23GAATTCCTTAAG24AATTCGGCTTAA25AATTCGGCTTAA26GAATTCCTTAAG27GAATTCCTTAAG28GAATTCCTTAAG293、类型类型来源功能相同点差异E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌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)30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31

T4DNA连接酶DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低32DNA聚合酶DNA连接酶区别相同点DNA连接酶与DNA聚合酶比较只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键33〔三〕“分子运输车”——运载体3、种类：2、需要具备的条件：〔1〕在受体细胞中能自我复制并稳定地保存，〔2〕有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接〔3〕有标记基因，供DNA的鉴定和选择〔4〕对受体细胞无害质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等1、载体的作用将外源基因送入受体细胞。34最常用的质粒——大肠杆菌的质粒试分析其作为载体的优点？35小结基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键种类E.coliDNA连接酶T4

DNA连接酶运载工具具备的条件结构简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标记基因质粒、λ噬菌体衍生物

、动植物病毒36要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？要切两个切口，产生四个黏性(平)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(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。37你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？P4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，以保证自身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而到达保护自身的目的。38POHOHOHOPA39T磷酸二酯键1234512345A40磷酸二酯键5ˊ

3ˊ

3ˊ5ˊ一个核苷酸核糖上第3位的羟基与下一个核苷酸核糖上第5位的磷酸羟基脱水缩合成酯键，该酯键称又3,5磷酸二酯键。41A1、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用〔〕A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶422、不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制〔〕B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD433、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的根本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是〔〕A、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达C441.以下说法正确的选项是〔〕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、运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、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习452.不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制〔〕B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习463、(2011年北大附中高二检测)以下关于DNA连接酶的表达正确的选项是()①催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接②催化不同黏性末端的DNA片段之间的连接③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成④催化DNA分子两条