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專題1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型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在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)。教學(xué)目標(biāo):1、簡(jiǎn)述DAN重組技術(shù)所需三種基本工具2、認(rèn)同基因工程的誕生個(gè)發(fā)展離不開(kāi)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)重點(diǎn):

DAN重組技術(shù)所需三種基本工具的作用教學(xué)難點(diǎn):基因工程載體所需具備的條件1DNA重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)

楊漢中學(xué)王莉問(wèn)題探討手術(shù)刀縫合針運(yùn)輸工具培育抗蟲(chóng)棉需要哪些基本工具?來(lái)源種類作用作用結(jié)果閱讀課本4-5頁(yè)“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容,填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)1主要從原核生物中分離純化而來(lái)已經(jīng)分離出大約4000種1、識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。形成兩種末端:黏性末端或平末端1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵8仔細(xì)觀察各限制酶識(shí)別的特定序列有何特點(diǎn)?限制酶的識(shí)別序列限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是:呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱,無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基,都可以找到一條中心軸線,中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的,稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識(shí)別GAATTC序列,并在G和A之間切開(kāi)。EcoRI限制酶的作用

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口,帶有幾個(gè)伸出的核苷酸,他們之間正好互補(bǔ)配對(duì),這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識(shí)別CCCGGG序列,并在C和G之間切開(kāi)。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開(kāi)時(shí),切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口,是平整的,這樣的切口叫平末端。你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎?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(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)制,以防止外來(lái)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。尋根問(wèn)底14類型來(lái)源功能相同點(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)閱讀課本第5頁(yè)“分子縫合針”——DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容,填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)2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)催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來(lái)DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái),注意:DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口,但不能連接單鏈DNA!DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái),但效率較低DNA連接酶的縫合作用AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對(duì)象

作用結(jié)果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上,形成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—,限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個(gè)切點(diǎn),在目的基因的兩側(cè)各有一個(gè)酶Ⅱ的切點(diǎn)。(1)請(qǐng)畫(huà)出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。(2)請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。(3)在DNA連接酶作用下,上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接?為什么?

可以連接。因?yàn)橛蓛煞N不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互補(bǔ)的)小試身手載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁(yè)“分子運(yùn)輸車(chē)”——運(yùn)載體的相關(guān)內(nèi)容,填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)31)能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2)具多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接。3)具有某些標(biāo)記基因,便于進(jìn)行鑒定和選擇。4)必須是安全的,對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。5)載體DNA分子應(yīng)大小適中,以便于提取和操作1)作為運(yùn)載工具,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中2)在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制①細(xì)菌的質(zhì)粒②病毒:λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒等。

有標(biāo)記基因的存在,可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)?!懵兜摹⒔Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體(即擬核DNA)之外,并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運(yùn)載體——質(zhì)粒

實(shí)際上在基因工程操作中,真正被用作載體的質(zhì)粒,都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò)人工改造的。課堂測(cè)試1、以下有關(guān)基因工程的敘述,正確的是()A、基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B、基因工程的目的是人工合成自然界中不存在的新基因C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D、基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是定向的使生物產(chǎn)生可遺傳的變異2、下列屬于分子縫合針的是()①E.ColiDAN連接酶②T4DAN連接酶③DAN聚合酶④解旋酶⑤RAN聚合酶⑥限制酶A、①②③④

B

①②⑤⑥C①②D③⑤3、下列不屬于質(zhì)粒被選為運(yùn)載體的理由是()A、能復(fù)制B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DAN分子課堂測(cè)試1、以下有關(guān)基因工程的敘述,正確的是(D)A、基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B、基因工程的目的是人工合成自然界中不存在的新基因C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D、基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是定向的使生物產(chǎn)生可遺傳的變異2、下列屬于分子縫合針的是(C)①E.ColiDAN連接酶②T4DAN連接酶③DAN聚合酶④解旋酶⑤

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