生物：專題1《基因工程》(新人教版選修3)課件

1、DNA 重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子縫合針” DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”

2、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體思考：1、自然界是否存在一種生物的DNA進(jìn)入另一生物的情況？一、“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶2、人體是如何防御病毒的？3、單細(xì)胞生物在進(jìn)化過程中并沒有滅絕，它們是怎樣防御的？ T磷酸二酯鍵1234512345 AGo backSma平末端平末端EcoR黏性末端黏性末端Go backEcoR黏性末端黏性末端Go back重復(fù)演示尋根問底你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切

3、割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？ 會(huì)產(chǎn)生相同的黏性(平)末端，然后讓兩者的黏性(平)末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。思考?二、“分子縫合針” DNA連接酶作用: 把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來.作用原理：催化磷酸二酯鍵形成 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶

4、即恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶類型：類型EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差別（二）“分子縫合針”DNA連接酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點(diǎn)尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA

5、雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，不需要模板Go on三、“分子運(yùn)輸車” 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體載體需要的條件：有1多個(gè)限制酶切點(diǎn)對(duì)受體細(xì)胞無害導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)有某些標(biāo)記基因，便于篩選常用運(yùn)載體： 細(xì)菌的質(zhì)粒 噬菌體或某些動(dòng)植物病毒假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？作為分子運(yùn)輸車載體，如果沒有切割位點(diǎn)將會(huì)怎樣？霍亂菌的質(zhì)粒多個(gè)限制酶切點(diǎn)，你會(huì)用它來做分子運(yùn)輸車嗎？目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？ Go on思考與探究 P71、為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？ 通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種

6、限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 1） 載體DNA必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2） 載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。3） 載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。4） 載體DNA必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)

7、入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。5） 載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。實(shí)際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。3、DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？ 迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現(xiàn)在還不清楚，也許將來會(huì)發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。思考與探究 P7 已知標(biāo)記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細(xì)菌的質(zhì)粒中有無標(biāo)記基因或標(biāo)記基因是什么？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)照組：不添加抗生素實(shí)驗(yàn)組1：添加一定濃度的四環(huán)素實(shí)驗(yàn)組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實(shí)驗(yàn)組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素練習(xí)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組1實(shí)驗(yàn)組2實(shí)驗(yàn)組3結(jié) 論預(yù)期一預(yù)期二預(yù)期三預(yù)期四對(duì)照組：不添加抗生素實(shí)