1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具課件高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

現(xiàn)代生物科技專題基因工程的誕生基因工程的原理及技術(shù)基因工程基因工程的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程生物技術(shù)中的倫理問題禁止生物武器細(xì)胞融合與單克隆抗體植物的組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞克隆細(xì)胞工程生態(tài)工程實(shí)例生態(tài)工程建設(shè)生態(tài)工程生態(tài)工程原理動物胚胎發(fā)育胚胎工程理論基礎(chǔ)胚胎工程胚胎工程應(yīng)用胚胎干細(xì)胞移植轉(zhuǎn)基因生物的安全性

能否培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？普通棉資料轉(zhuǎn)基因抗蟲棉1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院成功培育出抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。抗蟲基因來自蘇云金桿菌。

蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。如今，科學(xué)家已利用這一基因成功地培育了抗蟲的煙草、玉米、水稻和棉等多種作物?？瓜x基因作物的使用，不僅減少了農(nóng)藥的用量，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染?？瓜x棉普通棉必修2P106考點(diǎn)別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物原理基因重組（廣義）基因工程的概念考點(diǎn)解析：優(yōu)點(diǎn)：定向改造生物體的性狀（目的性強(qiáng))基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

拼接的基礎(chǔ)：1、DNA是生物的主要遺傳物質(zhì)2、DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸3、雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋表達(dá)的基礎(chǔ)：1、基因是控制生物性狀的獨(dú)立單位，具有獨(dú)立性2、遺傳信息的傳遞都遵循中心法則所闡述的信息流動方向3、生物界共用一套遺傳密碼。小結(jié)：基因工程得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)表達(dá)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉普通棉抗蟲接種實(shí)驗(yàn)鑒定是否具有抗蟲特性第一步抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來第二步抗蟲基因與棉花DNA“連接”第三步抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：“分子手術(shù)刀”“分子縫合針”“分子運(yùn)輸車”——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因進(jìn)入細(xì)胞的載體DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：溫故知新1’2’3’4’5’1.元素組成:2.基本單位:3.空間結(jié)構(gòu)：①基本骨架：②遵循原則：C、H、O、N、P4種脫氧核苷酸C規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的基本骨架堿基互補(bǔ)配對原則堿基對通過氫鍵連接，排列在內(nèi)側(cè)3’端5’端3’端5’端一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1.本質(zhì)：__________2.分布：主要在__________中2.作用特點(diǎn)：具有特異性，即識別__________的某種________________，切割___________。3.作用位點(diǎn)：________________。4.舉例：EcoRI限制酶能識別__________序列，并在________之間切開，產(chǎn)生的是________。_______________能識別CCCGGG序列，并在G和C之間切開，產(chǎn)生的是________。原核生物特定核苷酸序列特定切點(diǎn)磷酸二酯鍵GAATTCG和A黏性末端SmaI限制酶平末端雙鏈DNA蛋白質(zhì)選修3P4-5考點(diǎn)

黏性末端黏性末端

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。EcoRI限制酶的切割剪切的對象是磷酸二酯鍵結(jié)果：切開了1個切口，形成了2個黏性末端不同的限制酶切出的粘性末端一般是不同的－－專一性大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。SmaI限制酶的切割平末端平末端SmaI只能識別—CCCGGG—序列，并在C和G之間切開。中軸線當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。限制酶的識別序列：注意：限制酶是一類酶，而不是一種酶。限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。5.種類與命名：

現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約

4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。EcoRⅠSmaⅠ粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratiamarcesens）大腸桿菌（EscherichiacoliR）練習(xí)：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ1.你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？尋根問底：

原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進(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，會利用限制酶將外源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。2.為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣一來，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。限制酶在原核生物中的作用1.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。2.含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別序列，因此不會切割自身的DNA分子。二、DNA連接酶——“分子縫合針”閱讀課本，填寫下表：類型來源功能相同點(diǎn)差別E·coliDNA連接酶大腸桿菌恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端T4DNA連接酶T4噬菌體能連接黏性末端和平末端(效率較低)選修3P5-6考點(diǎn)GGCATCTTAAAATTCCGTAG

二、DNA連接酶——“分子縫合針”（1）本質(zhì):（2）作用對象：（3）作用部位:（4）種類蛋白質(zhì)CTTCATGGAAGTACTTAAAATTCCCTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGE·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵注意：DNA連接酶連接雙鏈DNA片段中互補(bǔ)的黏性末端缺口片段1片段4連連看：片段6片段5片段3TATA片段2兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來不能。因?yàn)橐话慊蛴猩锨€堿基對?？赡苁羌羟形稽c(diǎn)或連接位點(diǎn)選得不對。典例1：下圖為四種限制酶BamHⅠ，EcoRⅠ，HindⅢ以及BglⅡ的辨識序列：

其中哪兩種限制酶所切割出來的

DNA片段末端，可以互補(bǔ)結(jié)合（）A．BamHⅠ和EcoRⅠ；B．BamHⅠ和HindⅢ；C．BamHⅠ和BglⅡ；D．EcoRⅠ和HindⅢ；C判斷能否連接的關(guān)鍵點(diǎn)：切割后的DNA片段是否產(chǎn)生相同的黏性末端。2.細(xì)菌本身的DNA分子中不具備這種限制酶的識別序列。27…ACGT……TGCA…4和8能連接形…GAATTC……CTTAAG…15…CTGCAG……GACGTC…3和6能連接形成…GCGC……CGCG…3.不能。因?yàn)樘烊籇NA分子并不完全具備作為載體的條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用做基因工程載體。4.迄今為止，還沒有發(fā)現(xiàn)。DNA聚合酶的作用DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？A

A

T

T

GAAATT不是，連接的對象不同ADNA聚合酶ADNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶VSDNA聚合酶DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)1.作用位點(diǎn)：都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵2.化學(xué)本質(zhì)：都是蛋白質(zhì)3.特性：都具有酶的基本屬性和特點(diǎn)（高效性、專一性、需要適宜的溫度、PH等）不同點(diǎn)模板不需要需要，以DNA的一條鏈為模板作用對象DNA片段將兩個缺口同時連接起來單個脫氧核苷酸連接到已有的核酸片段的3'末端上作用結(jié)果形成完整的DNA分子形成與模板互補(bǔ)的一條DNA鏈用途基因工程DNA復(fù)制導(dǎo)學(xué)案P3知識點(diǎn)二區(qū)分清楚那些與DNA有關(guān)的、讓我們迷糊和掉坑的酶限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶DNA酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵氫鍵磷酸二酯鍵作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA形成新的DNA分子的一條鏈（子鏈）解開螺旋,形成單鏈DNA將DNA水解成單個脫氧核苷酸導(dǎo)學(xué)案P3知識總結(jié)C載體的種類：1）質(zhì)粒(最常用)

2）λ噬菌體的衍生物3）某些動、植物病毒1.使用載體的目的：①用它將外源基因送入受體細(xì)胞中；②利用它在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量的復(fù)制。三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”選修3P6考點(diǎn)1.使用載體的目的？常用的載體？最常用的載體？2.天然質(zhì)粒都能充當(dāng)載體嗎？3.具備什么條件才能充當(dāng)載體?不能。都要進(jìn)行人工改造后才能用。存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物的細(xì)胞中是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子1.使用載體的目的？常用的載體？最常用的載體？2.天然質(zhì)粒都能充當(dāng)載體嗎？3.具備什么條件才能充當(dāng)載體?三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”選修3P6不能。都要進(jìn)行人工改造后才能用。⑴作為分子運(yùn)輸車——載體，如果沒有切割位點(diǎn)將會怎樣？①有一個或多個限制酶切割位點(diǎn)，供外源基因(目的基因)插入。⑵霍亂菌的質(zhì)粒多個限制酶切點(diǎn)，你會用它來做分子運(yùn)輸車嗎？②必須是安全的，不會對受體細(xì)胞有害。⑶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？③具備自我復(fù)制能力，或整合到受體染色體DNA上，能隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。⑷目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？④有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(5)載體如果太大了，容易提取和進(jìn)入受體細(xì)胞嗎？太小了呢？⑤大小應(yīng)適合，以便提取和體外操作。載體必需滿足以下條件：有切割位點(diǎn)能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有標(biāo)記基因BA抗病基因............—GAATTC——CTGCAG——CTTAAG——GACGTC—抗病基因............—CTGCAG——GACGTC——CTGCAG——GACGTC—DNA聚合酶的作用DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？A

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GAAATT不是，連接的對象不同ADNA聚合酶ADNA聚合酶DNA聚合酶A

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