高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：基因工程-DNA重組技術(shù)的基本工具

選修3核心知識(shí)關(guān)系生態(tài)工程原理生態(tài)工程實(shí)例生態(tài)工程生態(tài)工程建設(shè)基因工程的誕生蛋白質(zhì)工程基因工程應(yīng)用基因工程的原理及技術(shù)基因工程現(xiàn)代生物科技專題植物的組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞克隆細(xì)胞融合與單克隆抗體細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因生物的安全性生物技術(shù)中的倫理問(wèn)題生物武器對(duì)人類(lèi)的威脅胚胎工程應(yīng)用胚胎工程理論基礎(chǔ)動(dòng)物胚胎發(fā)育胚胎干細(xì)胞移植胚胎工程為了棉花姓“中國(guó)”為了棉花姓“中國(guó)”為了棉花姓“中國(guó)”

1992年，一場(chǎng)史無(wú)前例的棉鈴蟲(chóng)災(zāi)害以迅雷不及掩耳之勢(shì)吞噬著中國(guó)的棉田，我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)遭遇滅頂之災(zāi)；國(guó)外公司拒絕出售抗蟲(chóng)棉核心技術(shù)，到1999年外國(guó)抗蟲(chóng)棉已占領(lǐng)我國(guó)95%的棉花市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)棉花品種市場(chǎng)迅速流失。為了棉花姓“中國(guó)”，1998年中棉所成功培育出我國(guó)第一個(gè)國(guó)審抗蟲(chóng)雜交棉新品種——中棉所29，使低齡棉鈴蟲(chóng)的死亡率超過(guò)90%；2002年成功培育出我國(guó)第一個(gè)雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉新品種——中棉所41，該品種能夠緩解棉鈴蟲(chóng)抗藥性，我國(guó)成為世界第二個(gè)擁有抗蟲(chóng)基因自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家！

為什么傳統(tǒng)的雜交育種方法培育不出抗蟲(chóng)棉，基因工程卻可以呢?基因工程是如何進(jìn)行操作的?它給我們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了怎樣的影響?專題1基因工程

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.簡(jiǎn)單描述基因工程的概念及目的2.說(shuō)出DNA重組技術(shù)的三個(gè)工具及各工具的特點(diǎn)和用途3.認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開(kāi)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新（第一課時(shí)）什么是基因工程？

基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。【剖析定義】操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平原理（本質(zhì)）別名結(jié)果生物體外基因或DNA分子DNA分子水平基因重組DNA重組技術(shù)定向改變生物的遺傳性狀，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品“嫁接”了人胰島素基因的大腸桿菌轉(zhuǎn)基因超級(jí)小鼠轉(zhuǎn)基因猴“安迪”“黃金水稻”藍(lán)色妖姬

"轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)"基因工程的

培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟1抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌中提取出來(lái)2抗蟲(chóng)基因與運(yùn)載DNA連接3將抗蟲(chóng)基因?qū)胧荏w細(xì)胞基因工程的“”基因工程的“”

4抗蟲(chóng)基因的檢測(cè)與表達(dá)

三大工具分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切酶分子縫合針——DNA連接酶分子運(yùn)輸車(chē)——載體需要切割DNA的工具連接DNA片斷的工具基因轉(zhuǎn)移的工具專題1——基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

限制酶一種限切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定位點(diǎn)切割DNA分子

含義：

主要從原核生物中分離得到來(lái)源：磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。作用特點(diǎn)：產(chǎn)生黏性未端或平末端

作用結(jié)果：簡(jiǎn)稱：黏性末端黏性末端EcoRⅠ1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

SmaⅠ平末端平末端1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒(méi)有學(xué)過(guò)相關(guān)的實(shí)例？限制酶能切割DNA分子，在原核生物內(nèi)難道不會(huì)破化它本身的DNA？又對(duì)它有什么作用？1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

尋根問(wèn)底原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是一種防御工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，使之失效，保證自身的安全。因?yàn)楹心撤N限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或不具備這種限制酶的識(shí)別序列，或通過(guò)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(kāi)。限制酶在原核生物中的作用是什么嗎？為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？①限制酶切割的化學(xué)鍵為：

②在切割目的基因和載體時(shí)要求用

限制酶,

目的是

③將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái),需要

個(gè)限制酶,同時(shí)產(chǎn)生

個(gè)黏性末端。④不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末

端都

,同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶產(chǎn)生的黏性末端

。

注意：磷酸二酯鍵同一種產(chǎn)生相同的黏性末端24相同不相同1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

易混區(qū)分限制酶與解旋酶、DNA水解酶有什么區(qū)別？限制酶：切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵，形成幾個(gè)DNA片段解旋酶：打開(kāi)DNA雙鏈間的氫鍵形成兩條單鏈DNA水解酶：切割磷酸二酯鍵，形成單個(gè)的脫氧核苷酸G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割練習(xí)1：下列黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④A18種類(lèi)來(lái)源作用相同點(diǎn)差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌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)2.DNA連接酶——“分子縫合針”

把切下來(lái)的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來(lái).DNA連接酶的作用：CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG連接酶兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來(lái)效率較低2.DNA連接酶——“分子縫合針”

易錯(cuò)區(qū)分——DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?2.DNA連接酶——“分子縫合針”

催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵游離的DNA片段單個(gè)的脫氧核苷酸形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈練習(xí)2-2.與DNA分子有關(guān)的四種酶的作用部位圖解：(1)切斷a處的酶_______連接a處的酶_______________(2)切斷b處的酶________連接b處的酶_______________限制酶DNA連接酶解旋酶不需要酶就可連接練習(xí)2-1.在基因工程中用來(lái)完成基因剪接的工具是（）A.限制酶和連接酶B.限制酶C.限制酶和運(yùn)載體D.連接酶A（1）功能：將外源基因送入受體細(xì)胞3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”

（2）常見(jiàn)類(lèi)型：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等（3）思考：天然質(zhì)?？梢灾苯佑米骰蚬こ梯d體嗎？

為什么？1234能夠在細(xì)胞中復(fù)制或整合到受體DNA上具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA插入其中具有標(biāo)記基因，便于重組DNA的篩選對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害條件：3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”

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？作為載體如果沒(méi)有限制酶切割位點(diǎn)將怎樣？外源基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何去察覺(jué)？如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？（霍亂菌質(zhì)粒有許多酶切位點(diǎn)）外源的基因不可能插入

如果載體上有遺傳標(biāo)記基因，就可通過(guò)標(biāo)記基因的表達(dá)來(lái)檢測(cè)。

將影響受體細(xì)胞新陳代謝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無(wú)法表達(dá)。逆向思考3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”

練習(xí)3.人們常選用的細(xì)菌質(zhì)粒分子往往帶有一個(gè)抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）A.提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對(duì)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B易混區(qū)分細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體比較(2)功能不同：細(xì)胞膜上的載體功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞；基因工程中的載體是一種“分子運(yùn)輸車(chē)”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(1)化學(xué)本質(zhì)不同：細(xì)胞膜上的載體化學(xué)成分是蛋白質(zhì)；基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA)、λ噬菌體的衍生物；也可能是生物，如動(dòng)植物病毒等。小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識(shí)別序列)切開(kāi)DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類(lèi)E·coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運(yùn)載