人教版生物選修3專題1 11 DNA重組技術(shù)的基本工具 課件

1.1DNA重組技術(shù)的基本工具專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具專題1基因工程1什么叫基因工程？基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的概念什么叫基因工程？基因工程是指按照人們的愿望，2基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼3基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽4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(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞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5解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：關(guān)鍵步驟二的工具：關(guān)鍵步驟三的工具：“分子手術(shù)刀”——

限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運輸車”——載體解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：“分61.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（二）DNA重組技術(shù)的基本工具結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。約4000種。來源：種類：作用：1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（二）DNA重組技術(shù)7限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何8重播重播9什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開10什么叫平末端？

當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。切割部位一般都具有反向重復(fù)序列。什么叫平末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時11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)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。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)生相同的黏性末端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122.DNA連接酶——“分子縫合針”連接部位：結(jié)果：切斷的DNA片段要與運載體的DNA連接，你覺得可以用什么酶？磷酸二酯鍵兩個相同的黏性末端連接2.DNA連接酶——“分子縫合針”連接部位：切斷的DNA片13

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？E·coliDNA連接酶：連接黏性末端T4DNA連接酶：連接黏性末端和平末端限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端14DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位DNA連接酶和DNA聚合酶有何相同點和不同點？雙鏈單鏈在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位DNA連接酶和D15⒈載體需要的條件：⑴有一個至多個限制酶切點⑵對受體細(xì)胞無害⑶導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)⑷有某些標(biāo)記基因，便于篩選

(5)結(jié)構(gòu)簡單，大小適中。⒉常用載體種類：⑴質(zhì)粒⑵λ噬菌體衍生物⑶某些動植物病毒(三)“分子運輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

⑶假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)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？

⑵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？

⑴作為分子運輸車——載體，如果沒有切割位點將會怎樣？

⑷目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？

⒈載體需要的條件：(三)“分子運輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞16常用載體：質(zhì)粒注意：真正用作載體的質(zhì)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子?，F(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細(xì)菌中有一個，有的一個細(xì)菌中有多個。常用載體：質(zhì)粒注意：真正用作載體的質(zhì)粒都是在17小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E·coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡單，大小適中能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個多個限制酶切位點具標(biāo)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物

、動植物病毒小結(jié)基因工程限制酶主要存在于原核生物中DNA連連接磷酸二酯鍵18雙基練習(xí)：一、基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外

和

等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新的

和

。又叫做DNA的重組技術(shù)。二、DNA重組技術(shù)的基本工具

1.限制性核酸內(nèi)切酶－－“分子手術(shù)刀”(1)主要來源：從____生物中分離出來的。(2)特點：能夠識別DNA特定的核苷酸序列切開DNA重組轉(zhuǎn)基因生物類型生物產(chǎn)品原核雙基練習(xí)：一、基因工程的概念DNA重組轉(zhuǎn)基因生物類型生物產(chǎn)品19兩個

之間的

。(3)DNA末端:限制酶切割DNA產(chǎn)生的DNA末端有兩種形式:

和

。2.DNA連接酶－－“分子縫合針”

(1)作用:將雙鏈DNA片段

起來,恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的

。(2)種類:①E·coliDNA連接酶:只能縫合DNA的_____②T4DNA連接酶:既可縫合DNA的_____,又可縫合雙鏈DNA的_______。核苷酸磷酸二酯鍵黏性末端平末端縫合磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端平末端兩個之間的20

3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體----”分子運輸車”

(1)載體的種類①質(zhì)粒:是一種裸露的,結(jié)構(gòu)簡單,獨立于細(xì)菌染色體之外,并具有自我_____能力的雙鏈______DNA分子;②

的衍生物;③________。(2)載體的特點①能夠在細(xì)胞內(nèi)_______;②有一個或多個____切割位點,便于供源DNA的插入.③具有_____基因,供重組DNA的鑒定和選擇.復(fù)制環(huán)狀λ噬菌體動植物病毒自我復(fù)制限制酶標(biāo)記3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體----”分子運輸車”復(fù)制環(huán)21練習(xí)在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶A練習(xí)在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使22不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是D練習(xí)233)基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補配對的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運載體結(jié)合

C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

D、目的基因的檢測和表達(dá)C練習(xí)3)基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作24限制酶在原核生物中的作用

原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)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(xì)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(dá)到保護(hù)自身的目的。含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種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。限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DNA的251.1DNA重組技術(shù)的基本工具專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具專題1基因工程26什么叫基因工程？基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的概念什么叫基因工程？基因工程是指按照人們的愿望，27基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼28基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽29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(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞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30解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：關(guān)鍵步驟二的工具：關(guān)鍵步驟三的工具：“分子手術(shù)刀”——

限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運輸車”——載體解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一的工具：“分311.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（二）DNA重組技術(shù)的基本工具結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。約4000種。來源：種類：作用：1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（二）DNA重組技術(shù)32限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何33重播重播34什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開35什么叫平末端？

當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。切割部位一般都具有反向重復(fù)序列。什么叫平末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時36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)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。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)生相同的黏性末端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372.DNA連接酶——“分子縫合針”連接部位：結(jié)果：切斷的DNA片段要與運載體的DNA連接，你覺得可以用什么酶？磷酸二酯鍵兩個相同的黏性末端連接2.DNA連接酶——“分子縫合針”連接部位：切斷的DNA片38

限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？E·coliDNA連接酶：連接黏性末端T4DNA連接酶：連接黏性末端和平末端限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端39DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位DNA連接酶和DNA聚合酶有何相同點和不同點？雙鏈單鏈在兩DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵DNA連接酶DNA聚合酶連接DNA鏈連接部位DNA連接酶和D40⒈載體需要的條件：⑴有一個至多個限制酶切點⑵對受體細(xì)胞無害⑶導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)⑷有某些標(biāo)記基因，便于篩選

(5)結(jié)構(gòu)簡單，大小適中。⒉常用載體種類：⑴質(zhì)粒⑵λ噬菌體衍生物⑶某些動植物病毒(三)“分子運輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

⑶假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)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？

⑵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？

⑴作為分子運輸車——載體，如果沒有切割位點將會怎樣？

⑷目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？

⒈載體需要的條件：(三)“分子運輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞41常用載體：質(zhì)粒注意：真正用作載體的質(zhì)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子?，F(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細(xì)菌中有一個，有的一個細(xì)菌中有多個。常用載體：質(zhì)粒注意：真正用作載體的質(zhì)粒都是在42小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E·coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡單，大小適中能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個多個限制酶切位點具標(biāo)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物

、動植物病毒小結(jié)基因工程限制酶主要存在于原核生物中DNA連連接磷酸二酯鍵43雙基練習(xí)：一、基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外

和

等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新的

和

。又叫做DNA的重組技術(shù)。二、DNA重組技術(shù)的基本工具

1.限制性核酸內(nèi)切酶－－“分子手術(shù)刀”(1)主要來源：從____生物中分離出來的。(2)特點：能夠識別DNA特定的核苷酸序列切開DNA重組轉(zhuǎn)基因生物類型生物產(chǎn)品原核雙基練習(xí)：一、基因工程的概念DNA重組轉(zhuǎn)基因生物類型生物產(chǎn)品44兩個

之間的

。(3)DNA末端:限制酶切割DNA產(chǎn)生的DNA末端有兩種形式:

和

。2.DNA連接酶－－“分子縫合針”

(1)作用:將雙鏈DNA片段

起來,恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的

。(2)種類:①E·coliDNA連接酶:只能縫合DNA的_____②T4DNA連接酶:既可縫合DNA的_____,又可縫合雙鏈DNA的_______。核苷酸磷酸二酯鍵黏性末端平末端縫合磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端平末端兩個之間的45

3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體----”分子運輸車”

(1)載體的種類①質(zhì)粒:是一種裸露的,結(jié)構(gòu)簡單,獨立于細(xì)菌染色體之外,并具有自我_____能力的雙鏈______DNA分子;②

的衍生物;③________。(2)載體的特點①能夠在細(xì)胞內(nèi)_