生物選修11上課課件

1、基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術，或DNA拼接技術。基因工程是指按照人們的愿望，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，再放到另一種生物的細胞中，定向改變生物的遺傳性狀。1.1 DNA1.1 DNA重組技術的基本工重組技術的基本工具具DNADNA重組技術的基本工具重組技術的基本工具u準確切割準確切割DNADNA的工具（的工具（“分子手術刀分子手術刀”）uDNADNA片段的連接工具（片段的連接工具（“分子

2、縫合針分子縫合針”）u基因轉移工具基因轉移工具 （“分子運輸車分子運輸車”）識別雙鏈識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中序列，并且使每一條鏈中特定部位特定部位的兩的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從主要是從原核生物中分離純化出來原核生物中分離純化出來的一的一種酶。能種酶。能將外來的將外來的DNA切斷切斷，由于這種，由于這種切割作用是在切割作用是在DNA分子內部進行的，故分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶。名限制性核酸內切酶。4000種種形成兩種末端形成兩種末端“分子手術刀分子手術刀” ” 限制性核酸內切酶限制性

3、核酸內切酶黏性末端黏性末端平末端平末端 T磷酸二酯鍵1234512345 A重播重播u 大腸桿菌的一種限制酶（大腸桿菌的一種限制酶（EcoR)EcoR)能能識別識別GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之間切開形之間切開形成成黏性末端黏性末端。u Sma Sma能識別能識別CCCGGGCCCGGG序列，并在序列，并在C C和和G G之間切割形成之間切割形成平末端平末端 。限制酶切出的限制酶切出的黏性末端和平末端黏性末端和平末端的比較的比較 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？當限制酶從識別序列的當限制酶從識別序列的中心軸線兩側中心軸線兩側切切開時，開時，被限制酶切開的被限制酶

4、切開的DNA兩條單鏈的切兩條單鏈的切口，帶有幾個口，帶有幾個伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他們之間，他們之間正正好互補配對好互補配對，這樣的切口叫，這樣的切口叫黏性末端黏性末端。什么叫平末端？什么叫平末端？當限制酶從識別序列的當限制酶從識別序列的中心軸線處中心軸線處切切開時，切開的開時，切開的DNADNA兩條單鏈的切口，是平兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫整的，這樣的切口叫平末端平末端?！胺肿涌p合針分子縫合針”DNADNA連接酶連接酶E.coliDNA連接酶：連接黏性末端連接酶：連接黏性末端T4 DNA連接酶：連接黏性末端連接酶：連接黏性末端 和平末端和平末端作用：將切下的作用：將切下的DN

5、A片段拼接成新片段拼接成新DNA?！咎揭?guī)尋律探規(guī)尋律】幾種酶的作用部位幾種酶的作用部位限制性核酸內切酶、限制性核酸內切酶、DNADNA連接酶、連接酶、DNADNA聚合酶作用于聚合酶作用于部部位位, ,DNADNA解旋酶作用于解旋酶作用于部位。部位。幾個酶之間的對比幾個酶之間的對比1.DNA1.DNA連接酶與連接酶與DNADNA聚合酶的比較聚合酶的比較DNADNA連接酶連接酶DNADNA聚合酶聚合酶相同點相同點催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不不同同點點模板模板不需要模板不需要模板需要需要DNADNA的一條鏈為模板的一條鏈為模板作用作用對象對象游離的游離的

6、DNADNA片段片段單個的脫氧核苷酸單個的脫氧核苷酸作用作用結果結果形成完整的形成完整的DNADNA分子分子形成形成DNADNA的一條鏈的一條鏈用途用途基因工程基因工程DNADNA復制復制2.2.限制性核酸內切酶與限制性核酸內切酶與DNADNA連接酶的比較連接酶的比較(1)(1)區(qū)別區(qū)別作用作用應用應用限制性核限制性核酸內切酶酸內切酶使特定部位的磷使特定部位的磷酸二酯鍵酸二酯鍵斷裂斷裂用于提取目的基用于提取目的基因和切割載體因和切割載體DNADNA連接酶連接酶在在DNADNA片段之間片段之間重重新形成新形成磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵用于基因表達載用于基因表達載體的構建體的構建(2)(2)限制酶和限制

7、酶和DNADNA連接酶的關系可表示為：連接酶的關系可表示為：根據下圖所示根據下圖所示, ,有關酶功能的敘述錯誤的是有關酶功能的敘述錯誤的是( () )A限制性核酸內切酶可以切斷限制性核酸內切酶可以切斷a處處BDNA聚合酶可以連接聚合酶可以連接a處處C解旋酶可以使解旋酶可以使b處解開處解開DDNA連接酶可以連接連接酶可以連接c處處例例1解析：選解析：選D D。限制性核酸內切酶切割。限制性核酸內切酶切割DNADNA分子時破壞的是分子時破壞的是DNADNA鏈中的磷酸二酯鍵，如題圖鏈中的磷酸二酯鍵，如題圖a a處。處。DNADNA聚合酶是將單個聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的核苷酸加到已有的核

8、酸片段的33末端的羥基上，形成磷末端的羥基上，形成磷酸酸下列關于下列關于DNA連接酶的敘述正確的是連接酶的敘述正確的是()催化相同黏性末端的催化相同黏性末端的DNA片段之間的連接片段之間的連接催化不同黏性末端的催化不同黏性末端的DNA片段之間的連接片段之間的連接催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成催化催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷酸二酯鍵的形成酸二酯鍵的形成ABC D 【解答】【解答】D【解析】【解析】在在DNA重組技術中，兩個重組技術中，兩個DNA片段間片段間必須有相同的黏性末端才能互補配對，進行結合；必須有相同

9、的黏性末端才能互補配對，進行結合；具有相同黏性末端的具有相同黏性末端的DNA分子連接時，分子連接時，DNA連接連接酶的作用是催化脫氧核苷酸鏈的脫氧核糖與磷酸之酶的作用是催化脫氧核苷酸鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷酸二酯鍵的形成，即把間磷酸二酯鍵的形成，即把“梯子梯子”的的“扶手扶手”縫縫合起來。合起來。變式訓練變式訓練兩個具有相同黏性末端的兩個具有相同黏性末端的DNA片段，片段，在條件適宜時，經酶的作用合成一個重組在條件適宜時，經酶的作用合成一個重組DNA分分子。該酶是子。該酶是()ADNA連接酶連接酶 BRNA聚合酶聚合酶CDNA聚合酶聚合酶 D限制性內切酶限制性內切酶解析：解析：選選A。本題考查

10、幾種酶的作用。本題考查幾種酶的作用。DNA連接酶可以連接酶可以連接兩個連接兩個DNA片段片段之間的磷酸二酯鍵形成一之間的磷酸二酯鍵形成一個個DNA分子；分子；RNA聚合酶可以聚合酶可以催化單個游離的核糖核苷酸催化單個游離的核糖核苷酸形成形成RNA；DNA聚合酶可以聚合酶可以催化單個游離的脫氧核糖核苷酸催化單個游離的脫氧核糖核苷酸形成形成DNA；限制性內切酶可以將限制性內切酶可以將DNA分子從特定的位點分子從特定的位點切割切割成兩個成兩個DNA片段。片段?；蜻M入受體細胞的載體基因進入受體細胞的載體 要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先

11、得將這個基因送到乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！乙生物的細胞內去！ 能將外源基因送入細胞的工具就是載體。能將外源基因送入細胞的工具就是載體。q作用：將外源基因送入受體細胞。作用：將外源基因送入受體細胞。q種類：種類：質粒、質粒、噬菌體噬菌體、動植物病毒。、動植物病毒。q條件：條件：基因進入受體細胞的載體基因進入受體細胞的載體思考思考假如目的基因導入受體細胞后不能復制將怎樣？假如目的基因導入受體細胞后不能復制將怎樣？作為載體沒有切割位點將怎樣？作為載體沒有切割位點將怎樣？目的基因是否進入受體細胞，你如何察覺？目的基因是否進入受體細胞，你如何察覺？如果載體對受體細胞有害將

12、怎樣？如果載體對受體細胞有害將怎樣？有切割位點有切割位點能自我復制能自我復制能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內復制并表達；能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內復制并表達；有遺傳標記基因有遺傳標記基因能與目的基因結合能與目的基因結合對受體細胞無害對受體細胞無害比較容易得到比較容易得到載體的條件載體的條件什么是質粒什么是質粒存在于存在于細菌以及酵母菌細菌以及酵母菌等生物中等生物中細菌擬核細菌擬核DNADNA外外( (細胞染色體外細胞染色體外) )能能自主復制自主復制的的裸露的、結構簡單、裸露的、結構簡單、雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNADNA分子分子細菌的質粒比細菌細菌的質粒比細菌DNADNA小小得多得多

13、帶有少量基因帶有少量基因常有抗生素抗性基因常有抗生素抗性基因, ,使細菌有抗藥性使細菌有抗藥性質粒與宿主細胞的關系質粒與宿主細胞的關系質粒的存在對宿主細胞無影響質粒的存在對宿主細胞無影響質粒的復制只能在宿主細胞內完成質粒的復制只能在宿主細胞內完成質粒（最常用的運載體）質粒（最常用的運載體）質質 粒粒能復制并帶著插能復制并帶著插入的目的基因一入的目的基因一起復制起復制有切割位點有切割位點有標記基因的存有標記基因的存在，將來可用含在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基青霉素的培養(yǎng)基鑒別。鑒別。提提連連轉轉增增檢檢基因工程的一般過程基因工程的一般過程基因工程過程示意圖 如圖為大腸桿菌及質如圖為大腸桿菌及質粒載

14、體的結構模式圖，據圖回答下列問題。粒載體的結構模式圖，據圖回答下列問題。例例3(1)a(1)a代表的物質和質粒的化學本質相同，都是代表的物質和質粒的化學本質相同，都是_，二者還具有其他共同點，如二者還具有其他共同點，如_, ,_ (_ (寫出兩條即可寫出兩條即可) )。(1)DNA 能夠自我復制能夠自我復制具有遺傳效應具有遺傳效應(2)(2)若質粒若質粒DNADNA分子的切割末端為分子的切割末端為A,TGCGC)A,TGCGC)，則與之連接的目，則與之連接的目的基因切割末端應為的基因切割末端應為_；可使用；可使用_把質粒和目的基把質粒和目的基因連接在一起。因連接在一起。(3)(3)氨芐青霉素抗

15、性基因在質粒氨芐青霉素抗性基因在質粒DNADNA上稱為上稱為_，其作用是，其作用是_。(3)標記基因供重組標記基因供重組DNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇(4)(4)下列下列常常在基因工程中作為在基因工程中作為載體載體的是的是( () )A A蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B B土壤農桿菌環(huán)狀土壤農桿菌環(huán)狀RNARNA分子分子C C大腸桿菌的質粒大腸桿菌的質粒D D動物細胞的染色體動物細胞的染色體C C【解析解析】質粒是基因工程中最常用的載體質粒是基因工程中最常用的載體, ,是一種是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNADNA之外，并具之外，并具有

16、自我復制能力的雙鏈環(huán)狀有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNADNA分子，具有一至多個分子，具有一至多個限制酶切割位點，進入受體細胞后能自主復制，具有限制酶切割位點，進入受體細胞后能自主復制，具有標記基因便于重組標記基因便于重組DNADNA的鑒定與選擇。的鑒定與選擇?！敬鸢复鸢浮?1)DNA(1)DNA能夠自我復制具有遺傳效應能夠自我復制具有遺傳效應(2)(2)(3)(3)標記基因供重組標記基因供重組DNADNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇(4)C(4)C評價反饋評價反饋1.1.科學家們經過多年的努力創(chuàng)立了一種新興生物技術科學家們經過多年的努力創(chuàng)立了一種新興生物技術-基因基因工程，實施該工程的最終目的是（工

17、程，實施該工程的最終目的是（ ）A.A.定向提取生物體的定向提取生物體的DNADNA分子分子 B.B.定向地對定向地對DNADNA分子進行人工分子進行人工“剪切剪切”C.C.在生物體外對在生物體外對DNADNA分子進行改造分子進行改造D.D.定向地改造生物的遺傳性狀定向地改造生物的遺傳性狀D2.2.下列有關基因工程中限制性內切酶的描述錯誤的是（下列有關基因工程中限制性內切酶的描述錯誤的是（ ）A.A.一種限制性內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列一種限制性內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列B.B.限制性內切酶的活性受溫度的影響限制性內切酶的活性受溫度的影響C.C.限制性內切酶能識別和切割

18、限制性內切酶能識別和切割RNARNAD.D.限制性內切酶可從原核生物中提取限制性內切酶可從原核生物中提取C3.3.關于限制性核酸內切酶的說法中正確的是（關于限制性核酸內切酶的說法中正確的是（ ）A.A.限制性核酸內切酶是一種酶，只識別限制性核酸內切酶是一種酶，只識別GAATTCGAATTC序列序列B.EcoRB.EcoR切割的是切割的是G-AG-A之間的氫鍵之間的氫鍵C.C.限制性核酸內切酶一般不切割自身的限制性核酸內切酶一般不切割自身的DNADNA分子，只切割外源分子，只切割外源DNADNAD.D.限制性核酸內切酶只存在于原核生物中限制性核酸內切酶只存在于原核生物中C4.DNA4.DNA連接酶的重要功能是（連接酶的重要功能是（ ）A.DNAA.DNA復制時母鏈與子鏈間形成氫鍵復制時母鏈與子鏈間形成氫鍵B.B.將兩將兩DNADNA片段之間的縫隙連接起來片段之間的縫隙連接起來C.C.黏性末端互補堿基間形成氫鍵黏性末端互補堿基間形成氫鍵D.AD.A、B B、C C三項都不正確三項都不正確B5. .關于限制酶和關于限制酶和DNADNA連接酶的說法中正確的是（連