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回顾旧知基因工程又叫做

或

。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种

提取出来，加以

，然后放到另一种生物的细胞里，

改造生物的遗传性状。基因拼接技术DNA重组技术基因修饰改造定向地操作环境操作对象操作水平实质结果生物体外基因DNA分子水平人类需要的生物类型和生物产品基因重组基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路20世纪中叶，基础理论取得了重大突破1.DNA是遗传物质的证明。艾弗里等人证明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。2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立。沃森、克里克建立了DNA的双螺旋结构模型梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制克里克等提出中心法则DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制3.遗传密码的破译

。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。技术发明使基因工程的实施成为可能1)基因转移载体的发现2)工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明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技术的发明证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体，重组DNA还可以进入受体细胞，外源基因可以在原核细胞中成功表达，并实现物种之间的基因交流。转基因抗虫棉普通棉培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。1.1DNA重组技术的基本工具三种基本工具剪刀针线运输车限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体识别双链DNA分子的某种特定的__________，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的___________断开。主要是原核生物约4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：一.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶核苷酸序列磷酸二酯键特异性G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯键3’端5’端3’端5’端磷酸二酯键AATTCGGCTTAA限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，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。识别双链DNA分子的某种特定的__________，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的___________断开。主要是原核生物约4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：一.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶核苷酸序列磷酸二酯键特异性黏性末端平末端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。AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAGSmaⅠCCCGGGGGGCCC识别GAATTC序列，并在G和C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。CCCGGGGGGCCC17仔细观察各限制酶识别的特定序列有何特点？限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的，称为回文序列限制酶的识别序列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。

用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？4个思考为什么限制酶不能将自己的DNA分子剪切掉？1、DNA分子不具备该种限制酶的识别切割序列；2、通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能切开。下列关于限制酶的说法，正确的是（）A.限制酶主耍从真核生物中分离纯化B.能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列C.限制酶的识别序列都是有6个核苷酸组成D.限制酶切割形成的DNA片段末端都是黏性末端B一环状DNA分子，设其长度为1。限制性内切酶A在其上的切点位于0.0处；限制性内切酶B在其上的切点位于0.3处；限制性内切酶C的切点未知。但C单独切或与A或B同时切的结果如下表，请确定C在该环状DNA分子的切点应位于图中的哪处（）A．0.2和0.4处B．0.4和0.6处C．0.5和0.7处D．0.6和0.9处A

现有一长度为1000碱基对(bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用Kpn1单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是（）D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.“分子缝合针”——DNA连接酶两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，DNA连接酶的缝合作用GCTTAAGCTTAADNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？ATGCATGC

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DNA连接酶与DNA聚合酶的比较下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②C三、基因进入受体细胞的载体

——“分子运输车”要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。会在细胞增殖中丢失

外源的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作为载体，有什么必要条件呢？思考以下问题：1.假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？2.作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？3.外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？1.能自我复制并表达能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达2.有一个至多个限制酶切位点能与目的基因结合3.有标记基因便于检测4.对受体细胞无害、易分离、安全、比较容易得到质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒常用的分子运输车有哪些？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。质粒载体结构模式图目的基因插入位点一个至多个限制酶切割位点氨苄青霉素抗性基因有标记基因复制原点可以复制对受体细胞无害

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。

以质粒为载体的DNA克隆过程限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段:你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？…CTGCA

…G

①…AC…TG②

CG…GC…③…G

…CTTAA

④G…

ACGTC…

⑤…GC…CG⑥GT…

CA…

⑦AATTC…G…⑧②和⑦能连接形成…AC…TGGT…

CA…

④和⑧能连接形成…G

…CTTAA

AATTC…G…

CG…GC…

…GC…CG③和⑥能连接形成①和⑤能连接形成…CTGCA

…G

G…

ACGTC…

反向对称思考与探究P7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35小结补充知识点：1.原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质.(以模板转录然后脱落)36①不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质编码区非编码区原核细胞的基因结构②有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游启动子终止子37编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点内含子外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子启动子终止子编码区上游编码区下游内含子：外显子：补充知识点：2.真核细胞的基因结构