高中生物选修专题一DNA重组技术的基本工具

关于高中生物选修专题一DNA重组技术的基本工具2.组成元素:

。C、H、O、N、P1.基本组成单位是

，其组成如下：核苷酸五碳糖磷酸含氮的碱基一分子核苷酸＝一分子

+一分子

+一分子

。五碳糖含氮碱基磷酸核酸是由核苷酸连接而成的长链第2页,共41页，2024年2月25日，星期天⑴五碳糖核糖脱氧核糖核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）3.核苷酸的化学组成、种类第3页,共41页，2024年2月25日，星期天脱氧核糖核苷酸脱氧核糖P含氮碱基种类AGCT腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶

胸腺嘧啶（4种）腺嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸3.核苷酸的化学组成、种类第4页,共41页，2024年2月25日，星期天核糖核苷酸种类UA腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶

尿嘧啶（4种）腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸P含氮碱基核糖3.核苷酸的化学组成、种类第5页,共41页，2024年2月25日，星期天思考：同时含有两种核酸的生物的五碳糖、碱基、核苷酸分别为多少种？只有一种核酸的生物的五碳糖、碱基、核苷酸分别为多少种？碱基：5种碱基：4种核苷酸：8种核苷酸：4种五碳糖：2种五碳糖：1种第6页,共41页，2024年2月25日，星期天ATGCATGC一条脱氧核苷酸链氢键4.核苷酸的连接方式：脱水缩合磷酸二酯键H2O12345123455”端3”端3”端5”端反向平行第7页,共41页，2024年2月25日，星期天2条长链盘旋折叠第8页,共41页，2024年2月25日，星期天AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。DNA双螺旋结构的主要特点第9页,共41页，2024年2月25日，星期天染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系染色体DNA基因脱氧核苷酸染色体是DNA的主要载体每个染色体上有一个或两个DNA分子基因是有遗传效应的DNA片断每个DNA分子上有许多基因基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息每个基因由许多脱氧核苷酸组成DNA是主要的遗传物质第10页,共41页，2024年2月25日，星期天一般DNA由____条______核苷酸链组成；而RNA由____条______核苷酸链组成。21脱氧核糖RNADNA第11页,共41页，2024年2月25日，星期天基因工程及其应用从杂交育种到基因工程复习回顾：第12页,共41页，2024年2月25日，星期天又称基因拼接技术,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里，定向的改造生物的遗传性状。什么叫基因工程?原理：基因重组第13页,共41页，2024年2月25日，星期天如:EcoRI1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是

。2、EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？专一性1.基因的剪刀—限制性核酸内切酶

基因操作的工具黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT第14页,共41页，2024年2月25日，星期天2.基因的针线—DNA连接酶DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？第15页,共41页，2024年2月25日，星期天模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重组DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG第16页,共41页，2024年2月25日，星期天如何让大肠杆菌生产人胰岛素？①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因一、提取目的基因二、目的基因与运载体结合三、目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测与鉴定基因工程操作的“四个步骤”第17页,共41页，2024年2月25日，星期天生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)1.1DNA重组技术的基本工具第18页,共41页，2024年2月25日，星期天第19页,共41页，2024年2月25日，星期天基因工程的别名__________________操作环境生物体外操作对象_________操作水平_________________结果_______________________DNA重组技术基因DNA分子水平新的生物类型和生物产品基因工程的概念：又称基因拼接技术,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里，定向的改造生物的遗传性状。原理：基因重组第20页,共41页，2024年2月25日，星期天资料分析：

位于费城托马斯·杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草作物中。

转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质，而这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒。

导入：此转基因实验实现了哪种生物的哪些性状在另外哪种生物中表达？性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？要实现药物基因在烟草中的表达，要提前做哪些关键工作?第21页,共41页，2024年2月25日，星期天一、DNA重组技术的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”

第22页,共41页，2024年2月25日，星期天思考分组讨论原核生物为什么没有在长期的进化过程中由于外源DNA的入侵而灭绝，有什么保护机制？

1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来一.限制性核酸内切酶原核生物易受外源DNA入侵，（如噬菌体侵染细菌）但在进化过程形成一套完善的防御机制，如限制酶可切割掉外来DNA，保证自身完全的作用第23页,共41页，2024年2月25日，星期天2、限制性核酸内切酶的作用特点：能识别特定核苷酸序列；从特定部位的两个核苷酸之间切开。体现了酶的特性是具有

。专一性第24页,共41页，2024年2月25日，星期天限制性内切酶限制酶第25页,共41页，2024年2月25日，星期天3、结果：形成黏性末端和平末端第26页,共41页，2024年2月25日，星期天限制酶所识别的序列有什么特点

限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。分组讨论：第27页,共41页，2024年2月25日，星期天二、DNA连接酶——“分子缝合针”1、种类和来源：有两种：E·coli连接酶:从大肠杆菌中分离得到。T4DNA连接酶:从T4噬菌体中分离得到。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。2、作用：E·coli连接酶只能连接黏性末端；

T4DNA连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。黏性末端平末端第28页,共41页，2024年2月25日，星期天以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G……CG…G

(1)其中①和

是由一种限制酶切割形成的

末端，两者要重新组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是

。（2）②

和

④

是由另一种限制酶切割形成的

末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是

。反馈练习：③平黏性E·coli连接酶T4DNA连接酶第29页,共41页，2024年2月25日，星期天DNA连接酶——“分子缝合针”DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？第30页,共41页，2024年2月25日，星期天DNA连接酶DNA聚合酶相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不同点模板不需要模板需要DNA的一条链为模板作用对象游离的DNA片段单个的脱氧核苷酸作用结果形成完整的DNA分子形成DNA的一条链用途基因工程DNA复制连接部位在两DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键第31页,共41页，2024年2月25日，星期天三.基因进入受体细胞的载体

1、载体种类：质粒、噬菌体和动、植物病毒等

质粒是基因工程最常用的运载体，

1.来源：广泛地存在于细菌中，

2.结构：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA外。很小，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。要对天然质粒进行人工改造第32页,共41页，2024年2月25日，星期天2.质粒适合作为载体的特点(1)具有自我复制能力的双链环状DNA分子，（2）有一个至多个_________切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。(3)有特殊的__________基因，供重组DNA的鉴定和选择。(4)对受体细胞

。（5）大小要合适，以便操作限制酶遗传标记无害第33页,共41页，2024年2月25日，星期天达标练习在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同种限制酶B.两种限制酶同种连接酶D.两种连接酶第34页,共41页，2024年2月25日，星期天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DNAD练习第35页,共41页，2024年2月25日，星期天

下列关于DNA连接酶的作用，叙述正确的是(

)A．能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，也能将双链DNA分子的黏性末端之间的氢键进行连接B．将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键C．连接两条DNA链上碱基之间的氢键D．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键【解析】

DNA连接酶连接两个DNA片段,以恢复被限制酶切开的磷酸二酯