DNA重组技术的基本工具课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

设想一

能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？

胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二

能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？这些定向改造基因的设想能实现吗？

——基因工程经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程的概念基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创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DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平原理结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物基因重组基因工程的概念基因工程培育抗虫棉的简要过程：抗虫棉的培育有哪些关键步骤？苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因普通棉花(无抗虫特性)棉花细胞(含抗虫基因)与运载体DNA拼接，导入棉花植株(有抗虫特性)表达解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”——限制性核酸内切酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体载体“缝合”DNA重组技术的基本工具本节知识内容§1-1DNA重组技术的基本工具专题一基因工程“分子手术刀”

──限制酶

“分子缝合针”

──DNA连接酶

“分子运输车”

──基因进入受体细胞的载体

识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是原核生物4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶黏性末端平末端限制酶作用过程点击播放G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A磷酸二酯键3’端5’端3’端5’端磷酸二酯键

EcoRⅠ黏性末端黏性末端常见的两种限制酶大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。SmaⅠ常见的两种限制酶能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割平末端平末端什么叫平末端？

当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。16仔细观察各限制酶识别的序列有何特点？限制酶的识别序列两条链上的碱基是反向重复的基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割ATGCATGCDNA连接酶的作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键二、分子缝合针——DNA连接酶连接酶种类：类型来源差别E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？ATGCATGC连接酶连接磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：二、分子缝合针——DNA连接酶核苷酸分子的连接：ATGCATGCDNA聚合酶连接单链DNA把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质不同点作用对象

作用结果 用途都能催化形成磷酸二酯键都是蛋白质

形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制DNA连接酶与DNA聚合酶的比较将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上两个DNA片段识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是原核生物4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶黏性末端平末端ATGCATGCDNA连接酶的作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键二、分子缝合针——DNA连接酶1.下列提到的物质不是基因工程常用的工具的是（）①限制性核酸内切酶②DNA聚合酶③DNA连接酶④载体⑤解旋酶A．②④⑤

B．①③④

C．①②③

D．②⑤D复习2.下列关于DNA连接酶和DNA聚合酶的叙述中，正确的是()A.两者催化同一种化学键形成

B.两者催化同一种化学键断裂C.两者都参与目的基因与载体的结合

D.两者都参与遗传信息的表达A3.依下图，有关工具酶功能的叙述中，不正确的是（）A．切断a处的酶是限制性内切酶B．切断b处的酶是解旋酶C．连接b处的酶为DNA连接酶D．限制性内切酶和DNA连接酶均作用于a处C三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体1、基因工程的载体被喻为：分子运输车2、基因工程的载体来源：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？质粒、噬菌体、动植物病毒2、能否用SARS病毒作为基因载体？3、作为载体，若没有切割位点将怎样？4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链DNA不能不能进行DNA的重组载体上应有标记基因可能造成基因丢失【小组讨论3】请大家阅读课本P6的内容,答以下问题。作为载体的必要条件1.能自我复制能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；2.有一个至多个限制酶切位点以供外源基因插入3.有标记基因便于检测与筛选4.对受体细胞无害、易分离安全、比较容易得到质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。最常用运载体——质粒实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。小结基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有专一性(识别特定的序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键种类E.coliDNA连接酶T4

DNA连接酶运载体具备的条件能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标记基因对受体细胞无害、易分离质粒、噬菌体

、动植物病毒练习1、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（）A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶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BD限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别