生物选修三专题一第一节

1、 乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素 的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 转抗寒基因的转抗寒基因的 番茄番茄 转基因抗虫棉转基因抗虫棉 抗虫棉抗虫棉 普通棉普通棉 基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，并通过的设计，并通过体外体外DNADNA重组和转基因重组和转基因等等 技术，赋予生物以技术，赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性，从而创，从而创 造出更符合人们需要的新的生物类型和生造出更符合人们需要的新的生物类型和生 物产品。由于基因工程是在物产品。由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平 上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和

2、施工的，因此又叫做DNADNA重重 组技术组技术。 必修2 基因工程，又叫基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗的说，就是 按照人们的意愿，把一生物的某 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里， 定向改造生物的遗传性状。 基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术 生物体外生物体外 基因基因 DNADNA分子水平分子水平 人类需要的基因产物人类需要的基因产物 剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达 基因重组基因重组 问题探讨问题探讨 手术刀手术刀 缝合针缝合针 运输工具运输工具 培育抗虫棉培育抗虫棉 需要哪些基需要哪些基 本工具本工具? ? 来源来源 种类种类

3、作用作用 作用结作用结 果果 阅读课本阅读课本4-5页页“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶分子分子 手术刀手术刀”的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表 自主学习自主学习 主要从原核生物中分离纯化而来主要从原核生物中分离纯化而来 已经分离出大约已经分离出大约4000种种 1、识别、识别双链双链DNA分子的分子的某种特定某种特定核核 苷酸序列苷酸序列 2、使使每一条链每一条链中中特定部位特定部位的两个核的两个核 苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。 分子手术刀分子手术刀 1 2 3 4 5 脱氧核苷酸的结构脱氧核苷酸的结构 G 1 23 4 5 1 23 4 5 A 3,5-磷

4、磷 酸二酯酸二酯 键键 3端 5端 3端 5端 磷酸二酯键磷酸二酯键 12 仔细观察各限制酶仔细观察各限制酶 识别的特定序列有识别的特定序列有 何何 特点？特点？ 限制酶的识别序列限制酶的识别序列 限制酶所识别的序列的特点是：限制酶所识别的序列的特点是： 呈现碱基互补对称，无论是呈现碱基互补对称，无论是6个个 碱基还是碱基还是4个碱基，都可以找到个碱基，都可以找到 一条中心轴线，中轴线两侧的一条中心轴线，中轴线两侧的 双链双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称反向对称 重复重复排列的排列的 。 中轴线 在G与A之 间切割 大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC 序列，并在G和A之

5、间切开。 EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作用 黏性末端黏性末端 黏性末端黏性末端 EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条 单链的切口，带有几个单链的切口，带有几个伸出的伸出的 核苷酸核苷酸，他们之间正好互补配他们之间正好互补配 对，这样的切口叫对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。 SmaISmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。 中轴线 SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用 在G与C之 间切割 SmaISmaI限制酶的切限制酶的切 割割 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，

6、切开的DNADNA 两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。 你能推测限制酶存在于原核生物中的你能推测限制酶存在于原核生物中的 作用是什么吗？作用是什么吗？ 原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，的入侵，但生物但生物 在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机 制，以防止外来病原物的侵害。制，以防止外来病原物的侵害。限制酶限制酶就是细就是细 菌的一种菌的一种防御性工具，防御性工具，当外源当外源DNA侵入时，会侵入时，会 利用限制酶利用限制酶将外源将外源DNA切割掉，切割掉，以保证自身的以

7、保证自身的 安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切 割外源割外源DNA、使之失效，使之失效，从而达到从而达到保护自身保护自身的的 目的。目的。 寻根问底寻根问底 为什么限制酶不剪切细菌本身的为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶 的细胞，其的细胞，其DNADNA分子中分子中不具备这种限制酶不具备这种限制酶 的识别切割序列的识别切割序列，或者，或者通过甲基化酶将甲通过甲基化酶将甲 基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶 不能将其切开不能将其切开。这样

8、，尽管细菌中含有某。这样，尽管细菌中含有某 种限制酶也不会使自身的种限制酶也不会使自身的DNADNA被切断，并被切断，并 且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 类型来源 功能 相同点差别 EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 大肠杆菌 T4噬菌体 恢复磷 酸二酯 键 只能连接黏性末端 能连接黏性末端和 平末端(效率较低) 阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接 酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表 自主学习自主学习 把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将 脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯 键 DNADNA连接酶的作用连接酶的作用 两两DNAD

9、NA片段要具有片段要具有互补互补 的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来 DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用 可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的 缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来， 注意：注意：DNADNA连接酶可连接双链连接酶可连接双链DNADNA中的中的DNADNA单链缺口，单链缺口， 但不能连接单链但不能连接单链DNADNA！ DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？ T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来， 但效率较低 DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用 A A T T GA A T T G C C A A A A

10、T T T T A A A A T T T T DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶的作用聚合酶的作用 返回返回 都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键 都是蛋白质都是蛋白质 不需要不需要需要需要 形成完整的重形成完整的重 组组DNA分子分子 形成形成DNA的一条的一条 链链 基因工程基因工程DNA复制复制 DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较 只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸 连接到已有的连接到已有的DNADNA 片段上，形成片段上，形成一个一个 磷酸二酯键磷酸二酯键 在两个DNA片 段之间形成两

11、个磷酸二酯键 限制性核酸内切酶、 DNA连接酶、 解旋酶和DNA聚合酶区别 作用于a（ 键）的酶有： 作用于b （ 键）的酶有： 限制性内切酶限制性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制，限制 性内切酶性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有。在质粒上有 酶酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。的切点。 （1）请画出质粒被限制酶）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。 （2）请画出目的基因两侧被限制酶）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性切割后所形成的黏性 末端。末

12、端。 （3）在）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形 成的黏性末端能否连接？为什么？成的黏性末端能否连接？为什么？ 可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏 性末端是相同的（或是可以互补的）性末端是相同的（或是可以互补的） 小试身手小试身手 不同来源的不同来源的DNADNA片段混合片段混合 载体的作用载体的作用 载体的必载体的必 要条件要条件 载体的种类载体的种类 阅读课本第阅读课本第6页页“分子运输车分子运输车”运载体运载体 的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表 自主学习自主学习 细菌的质粒细菌的质粒 病毒：病毒：、动植物病毒等。、动植物病毒等。 有标记基因的存有标记基因的存 在，可用含青霉在，可用含青霉 素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。 有切割位点有切割位点 能复制并带着能复制并带着 插入的目的基插入的目的基 因一起复制因一起复制 质粒质粒裸露的、结构简单的、独立裸露的