高中生物选修3生物科技专题.ppt

高中生物选修3现代生物科技专题,专题1基因工程,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞内，定向的改造生物的遗传性状。,基因工程的定义：,理论基础：,基本原理：,1.不同生物的基因结构上具有一定的相似性：（1）基因的基本单位相同（2）具有相同的碱基互补配对原则（3）都是双螺旋结构,2.不同生物共用一套密码子。,基因重组,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切重组导入表达,定向改造生物性状,一、DNA重组技术的基本工具,基本工具：限制性核酸内切酶“分子手术刀”DNA连接酶“分子缝合针”基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,3.作用结果：切割DNA分子产生两种类型的末端：黏性末端或平末端,2.作用：识别特定的核苷酸序列并水解特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。因此具有专一性。大多数限制酶能够识别的序列均为6个核苷酸（个别4、5、8）,1.来源：主要来自于原核生物，如：大肠杆菌细胞内可分离出E.coRI限制酶,（一）“分子手术刀”限制性核酸内切酶,4.举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端，Sma能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。,切割DNA分子时产生的两种不同末端,限制性核酸内切酶“分子手术刀”,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,DNA分子的切割和连接,EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶,（二）DNA连接酶“分子缝合针”,区别：EcoliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接T4DNA连接酶既可“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低,DNA连接酶“分子缝合针”,“分子缝合针”DNA连接酶,大肠杆菌,T4噬菌体,只能连接黏性末端形成磷酸二酯键,既能连接黏性末端也能连接平末端形成磷酸二酯键,DNA连接酶和DNA聚合酶的异同：,基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的Ecoli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,（三）“分子运输车”基因进入受体细胞的载体,1.常用载体：,2.载体需要具备的条件,（1）能够自我复制,（2）有一个或多个切割位点,（3）有标记基因,（4）对受体细胞无害,（5）大小要合适,3.其他载体：,噬菌体的衍生物、动植物病毒,质粒（存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核DNA（染色体DNA）以外能够自我复制的小型环状DNA分子）,基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,大肠杆菌及质粒载体结构模式图,1.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,C,巩固练习,2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制（）B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNA,D,巩固练习,3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体,BD,巩固练习,4.科学家通过基因工程，需要从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因，放入棉花细胞中发挥作用