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3-1

生物選修3現(xiàn)代生物科技專題長(zhǎng)樂僑中周燕鶯專題1基因工程一、基因工程的概述1、定義：是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(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。基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)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)果符合人類需要的基因產(chǎn)物理論依據(jù)：1、DNA是遺傳物質(zhì)的證明2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制3、中心法則闡明遺傳信息流動(dòng)的方向4、遺傳密碼的破譯技術(shù)發(fā)展：1、基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2、工具酶的發(fā)現(xiàn)3、DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明4、DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)5、重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6、第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世7、PCR技術(shù)的發(fā)明2、誕生：艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制克里克等提出中心法則

1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。目的基因供體細(xì)胞重組基因二、DNA重組技術(shù)的基本工具1、限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）2、DNA連接酶3、載體1、"分子手術(shù)刀"—限制性核酸內(nèi)切酶

黏性末端黏性末端識(shí)別序列的特點(diǎn)：中軸線兩側(cè)的堿基反向?qū)ΨQ重復(fù)排列平末端平末端限制酶

SmaⅠ的酶切過程當(dāng)限制酶在它識(shí)別的中心軸線處切開磷酸二酯鍵每形成一個(gè)磷酸二酯鍵脫去一分子水要想獲得某個(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?！瑿TAAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGCTTCT……GATTCGAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGA……TAGAATTCGCTGGAAAGCTTCGATCCGAC……ATCTTAAGCGACCTTTCGAAGCTAGGCTG…HindⅢAAGCTTAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGCTTCGATCCGAC…AGCTAGGCTG……TAGAATTCGCTGGAA…ATCTTAAGCGACCTTTCGA1、你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？尋根問底防止外來病原物的侵害。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。2、為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？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(shí)別切割序列；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。2、"分子縫合針"—DNA連接酶E·coliDNA/T4DNA連接酶-連接黏性末端T4DNA連接酶-連接平末端效率低E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源于大腸桿菌來源于T4噬菌體（5）DNA連接酶：通過磷酸二酯鍵連接DNA片段DNA相關(guān)酶的比較（1）DNA（水解）酶：能夠?qū)NA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成磷酸、脫氧核糖和含氮堿基（2）（DNA）限制酶：切磷酸二酯鍵形成DNA片段（4）DNA聚合酶：以DNA兩條鏈為模板，能將單個(gè)的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成DNA子鏈（3）（DNA）解旋酶：斷氫鍵解雙鏈螺旋如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表

示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的

正確順序?yàn)?/p>

。①④②③DNA鏈接酶解旋酶DNA聚合酶限制酶目的基因只是切割下來的DNA片段，不能自我復(fù)制，在受體細(xì)胞分裂時(shí)可能造成基因丟失為什么不直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中？尋根問底3、"分子運(yùn)輸車"—基因的載體1、載體必須具備的條件：2、載體的類型：質(zhì)粒；λ噬菌體的衍生物；動(dòng)植物病毒等對(duì)受體細(xì)胞無害；有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)；有特殊的標(biāo)記基因，便于鑒定和篩選；能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制或能整合到染色體DNA上。有標(biāo)記基因，可用含氨芐青霉素的培養(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)制裸露的、結(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)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。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)行過人工改造的。活動(dòng)一：紙質(zhì)模型模擬限制酶剪切DNA分子獲取目的基因不同來源的DNA片段混合……G

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G……活動(dòng)二：重組DNA分子的模擬操作活動(dòng)二：重組DNA分子的模擬操作已知標(biāo)記基因有抗四環(huán)素基因（Tetr）和抗氨芐青霉素(Ampr)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)素和氨芐青霉素活動(dòng)三：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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)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)素和氨芐青霉素既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因來源：主要來源于原核生物特點(diǎn)：具有專一性作用部位：磷酸二酯鍵結(jié)果：形成黏性末端或平末端限制酶DNA連接酶作用：把兩條雙鏈DNA片段拼接起來連接部位：磷酸二酯鍵種類：E.coliDNA連接酶、T4DNA連接酶載體作為載體的條件①對(duì)受體細(xì)胞無害②有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)③有特殊的標(biāo)記基因④能自我復(fù)制或能整合到宿主DNA上小結(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具種類：質(zhì)粒、

λ噬菌體衍生物

、動(dòng)植物病毒1、質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也不同，下表是外源基因插入位置(插入點(diǎn)有a、b、c)，請(qǐng)根據(jù)表中提供細(xì)菌的生長(zhǎng)情況，推測(cè)①②③三種重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是A．①是c；②是b；③是aB．①是a和b；②是a；③是bC．①是a和b；②是b；③是aD．①是c；②是a；③是b2、下圖是將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B（大腸桿菌）體內(nèi)制造工程菌的示意圖，已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。