生物：專題1《基因工程》(新人教版選修3)課件

1、DNA 重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞“分子縫合針” DNA連接酶“分子運輸車”

2、基因進入受體細胞的載體思考：1、自然界是否存在一種生物的DNA進入另一生物的情況？一、“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶2、人體是如何防御病毒的？3、單細胞生物在進化過程中并沒有滅絕，它們是怎樣防御的？ T磷酸二酯鍵1234512345 AGo backSma平末端平末端EcoR黏性末端黏性末端Go backEcoR黏性末端黏性末端Go back重復(fù)演示尋根問底你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切

3、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，從而達到保護自身的目的。要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性(平)末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？ 會產(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。思考?二、“分子縫合針” DNA連接酶作用: 把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來.作用原理：催化磷酸二酯鍵形成 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶

4、即恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶類型：類型EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點差別（二）“分子縫合針”DNA連接酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈2)將DNA

5、雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板Go on三、“分子運輸車” 基因進入受體細胞的載體載體需要的條件：有1多個限制酶切點對受體細胞無害導(dǎo)入基因能在受體細胞中復(fù)制、表達有某些標記基因，便于篩選常用運載體： 細菌的質(zhì)粒 噬菌體或某些動植物病毒假如目的基因?qū)胧荏w細胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？作為分子運輸車載體，如果沒有切割位點將會怎樣？霍亂菌的質(zhì)粒多個限制酶切點，你會用它來做分子運輸車嗎？目的基因有沒有進入受體細胞，如何去發(fā)現(xiàn)？ Go on思考與探究 P71、為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？ 通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或者不具備這種

6、限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 1） 載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2） 載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。3） 載體DNA必需帶有標記基因，以便重組后進行重組子的篩選。4） 載體DNA必需是安全的，不會對受體細胞有害，或不能進

7、入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。5） 載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進行操作，太大就不便操作。實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進行人工改造后才能用于基因工程操作。3、DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？ 迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現(xiàn)在還不清楚，也許將來會發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。思考與探究 P7 已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細菌的質(zhì)粒中有無標記基因或標記基因是什么？請設(shè)計實驗、預(yù)期實驗結(jié)果，并得出相應(yīng)的實驗結(jié)論。對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素練習(xí)對照組實驗組1實驗組2實驗組3結(jié) 論預(yù)期一預(yù)期二預(yù)期三預(yù)期四對照組：不添加抗生素實