11DNA重組技術(shù)的基本工具32185415

專題一：基因工程豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費(fèi)世界總電力的3%-4%，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。禾本科植物卻不能設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場(chǎng)。30多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。能否讓細(xì)菌“吐出”蛛絲？設(shè)想二資料三以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺只能提取3－4克胰島素，治療一個(gè)患者需宰殺40－50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蛛絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過(guò)多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。如：1973年轉(zhuǎn)基因微生物──轉(zhuǎn)基因大腸桿菌問(wèn)世；1980年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物──轉(zhuǎn)基因小鼠誕生；1983年第一例轉(zhuǎn)基因植物──轉(zhuǎn)基因煙草出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一種生物中的表達(dá)。首只轉(zhuǎn)基因猴誕生板書設(shè)計(jì)一、基因工程二、基因工程的操作工具1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”、“剪刀”（1）來(lái)源（2）作用部位（3）特點(diǎn)（4）作用結(jié)果2.DNA連接酶——“分子縫合針”、“針線”（1）轉(zhuǎn)接部位（2）分類（3）DNA連接酶與DNA聚合酶的異同3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”、“運(yùn)載體”（1）作用（2）條件（3）種類專題一基因工程

1.1DNA重組技術(shù)的基本工具一、基因工程概念

就是按照人們的意愿，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)，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾和改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，賦予生物以新的特性，從而定向的改變生物的遺傳性狀。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，因此又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。基因工程的概念如何理解！基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程結(jié)果實(shí)質(zhì)基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過(guò)程蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入普通棉花（無(wú)抗蟲特性）棉花細(xì)胞（含抗蟲基因）棉花植株（含抗蟲特性）上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？二、基因工程操作的工具基因的大小以納米計(jì)算，要對(duì)它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：1、限制性內(nèi)切酶（限制酶）——“分子手術(shù)刀”、“基因的剪刀”2、DNA連接酶——“分子縫合針”、“針線”3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”、“運(yùn)載體”１、“分子手術(shù)刀”──限制性內(nèi)切酶（限制酶）（3）特點(diǎn)：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。指一類酶，非一種酶。——特異性（2）作用部位：磷酸二酯鍵（1）來(lái)源：主要從原核生物中分離原因：限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一種酶，能將外來(lái)的DNA切斷，而對(duì)自己DNA無(wú)害，保護(hù)細(xì)胞原有遺傳信息，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性內(nèi)切酶。而真核生物一般有其他保護(hù)措施。舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ）能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。（4）作用結(jié)果：形成DNA片段末端①平末端：平切（相同部位）②黏性末端：錯(cuò)位切（不同部位）什么叫黏性末端？被限制酶切開的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。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)黏性末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。如果把兩種來(lái)源不同的DNA用同一種限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來(lái)，就可以合成重組的DNA分子了。思考？２、“分子縫合針”──DNA連接酶（1）連接的部位：DNA雙鏈片段間的磷酸二酯鍵，不是氫鍵。DNA連接酶的作用過(guò)程（2）常用種類：①E.coliDNA連接酶：來(lái)源：大腸桿菌作用：連接黏性末端②T4DNA連接酶：來(lái)源：T4噬菌體作用：連接黏性末端、平末端基因工程中所用的連接酶有兩種：從大腸桿菌中分離得到的E·coli連接酶、從T4噬菌體中分離得到的T4連接酶。這兩種酶的催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。作用都是形成磷酸二酯鍵。（3）DNA連接酶和DNA聚合酶的異同連接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵形成子鏈；而連接酶是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)，因此連接酶不需要模板。兩者都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA聚合酶DNA連接酶化學(xué)本質(zhì)作用部位模板蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)磷酸二酯鍵（單個(gè)脫氧核苷酸+片段）磷酸二酯鍵（DNA雙鏈片段+DNA雙鏈片段）需要（DNA一條鏈）不需要3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”（3）.種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。（1）.作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。（2）.條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，使外源基因插入其中。具有某些標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，不影響其正常活動(dòng)。運(yùn)載體最常用的運(yùn)載體------質(zhì)粒例11、下列關(guān)于限制酶的說(shuō)法正確的是（）A.限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中少B.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵B以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G……CG…G

(1)其中①和

是由一種限制酶切割形成的

末端，兩者要重組成一個(gè)DNA分子，所用DNA連接酶通常是

。（2）

和

是由另一種限制酶切割形成的

末端，兩者要形成重組DNA片段，所用的連接酶通常是

。例2③連接兩個(gè)DNA雙鏈片段②④E·coliDNA連接酶演講完畢，謝謝觀看！內(nèi)容總結(jié)專題一：基因工程。30多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快。如：1973年轉(zhuǎn)基因微生物──轉(zhuǎn)基因大腸桿菌問(wèn)世。1980年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物──轉(zhuǎn)基因小鼠誕生。1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”、“剪刀”。（3）DNA連接酶與DNA聚合酶的異同。3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”、“運(yùn)載體”。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，因此又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)?；蚱唇蛹夹g(shù)或DNA