1.1 DNA重组技术的基本工具课件高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3-1

生物选修3现代生物科技专题长乐侨中周燕莺专题1基因工程一、基因工程的概述1、定义：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。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果符合人类需要的基因产物理论依据：1、DNA是遗传物质的证明2、DNA双螺旋结构和半保留复制3、中心法则阐明遗传信息流动的方向4、遗传密码的破译技术发展：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2、诞生：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。沃森、克里克提出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

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。目的基因供体细胞重组基因二、DNA重组技术的基本工具1、限制性核酸内切酶（限制酶）2、DNA连接酶3、载体1、"分子手术刀"—限制性核酸内切酶

黏性末端黏性末端识别序列的特点：中轴线两侧的碱基反向对称重复排列平末端平末端限制酶

SmaⅠ的酶切过程当限制酶在它识别的中心轴线处切开磷酸二酯键每形成一个磷酸二酯键脱去一分子水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，就似乎可以合成重组的DNA分子了。…CTAAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGCTTCT……GATTCGAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGA……TAGAATTCGCTGGAAAGCTTCGATCCGAC……ATCTTAAGCGACCTTTCGAAGCTAGGCTG…HindⅢAAGCTTAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGCTTCGATCCGAC…AGCTAGGCTG……TAGAATTCGCTGGAA…ATCTTAAGCGACCTTTCGA1、你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？寻根问底防止外来病原物的侵害。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。2、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列；通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。2、"分子缝合针"—DNA连接酶E·coliDNA/T4DNA连接酶-连接黏性末端T4DNA连接酶-连接平末端效率低E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源于大肠杆菌来源于T4噬菌体（5）DNA连接酶：通过磷酸二酯键连接DNA片段DNA相关酶的比较（1）DNA（水解）酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基（2）（DNA）限制酶：切磷酸二酯键形成DNA片段（4）DNA聚合酶：以DNA两条链为模板，能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA子链（3）（DNA）解旋酶：断氢键解双链螺旋如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表

示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的

正确顺序为

。①④②③DNA链接酶解旋酶DNA聚合酶限制酶目的基因只是切割下来的DNA片段，不能自我复制，在受体细胞分裂时可能造成基因丢失为什么不直接将目的基因导入受体细胞中？寻根问底3、"分子运输车"—基因的载体1、载体必须具备的条件：2、载体的类型：质粒；λ噬菌体的衍生物；动植物病毒等对受体细胞无害；有一个至多个限制酶切割位点；有特殊的标记基因，便于鉴定和筛选；能在宿主细胞中自我复制或能整合到染色体DNA上。有标记基因，可用含氨苄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双链环状DNA分子。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。活动一：纸质模型模拟限制酶剪切DNA分子获取目的基因不同来源的DNA片段混合……G

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G……活动二：重组DNA分子的模拟操作活动二：重组DNA分子的模拟操作已知标记基因有抗四环素基因（Tetr）和抗氨苄青霉素(Ampr)的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素活动三：设计实验对照组实验组1实验组2实验组3结论预期一＋＋＋＋预期二＋＋－－预期三＋－＋－预期四＋－－－对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因只含有抗四环素基因只含有抗氨苄青霉素基因既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因来源：主要来源于原核生物特点：具有专一性作用部位：磷酸二酯键结果：形成黏性末端或平末端限制酶DNA连接酶作用：把两条双链DNA片段拼接起来连接部位：磷酸二酯键种类：E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶载体作为载体的条件①对受体细胞无害②有一个至多个限制酶切割位点③有特殊的标记基因④能自我复制或能整合到宿主DNA上小结DNA重组技术的基本工具种类：质粒、

λ噬菌体衍生物

、动植物病毒1、质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是A．①是c；②是b；③是aB．①是a和b；②是a；③是bC．①是a和b；②是b；③是aD．①是c；②是a；③是b2、下图是将人的生长激素基因导入细菌B（大肠杆菌）体内制造工程菌的示意图，已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。