基因工程的基本原理和技術(shù)

（優(yōu)選）基因工程的基本原理和技術(shù)當前第1頁\共有33頁\編于星期五\7點

這些定向改造基因的設想能實現(xiàn)嗎？

經(jīng)過多年的努力，科學家終于在20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程當前第2頁\共有33頁\編于星期五\7點第一節(jié)基因工程的基本原理和技術(shù)本節(jié)聚焦：1、簡述基因工程的概念2、簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用3、簡述基因工程載體應具備的條件4、認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新當前第3頁\共有33頁\編于星期五\7點什么叫基因工程？也叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對有關(guān)DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行定向改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，從而創(chuàng)造出人類所需要的新的生物類型和基因產(chǎn)物的技術(shù)。定向改造生物的遺傳性狀。當前第4頁\共有33頁\編于星期五\7點1．基因拼接的理論基礎(1)大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。(2)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。一、基因工程研究的理論基礎2．外源基因在受體內(nèi)表達的理論基礎(1)基因是控制生物性狀的獨立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。(3)生物界共用一套遺傳密碼。當前第5頁\共有33頁\編于星期五\7點準確切割DNA的工具（“分子手術(shù)刀”）——限制性核酸內(nèi)切酶（限制性內(nèi)切酶）DNA片段的連接工具（“分子縫紉針”）——DNA連接酶基因運載工具（“分子運輸車”）——運載體二、DNA重組技術(shù)的基本工具當前第6頁\共有33頁\編于星期五\7點（一）限制性核酸內(nèi)切酶（“分子手術(shù)刀”）學生活動：閱讀P67---P69討論完成下列內(nèi)容：1、限制性內(nèi)切酶的來源？2、限制性內(nèi)切酶的種類？3、限制性內(nèi)切酶的作用特點？主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶約4000識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,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當前第7頁\共有33頁\編于星期五\7點限制性內(nèi)切酶作用過程點擊播放當前第8頁\共有33頁\編于星期五\7點

當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。當前第9頁\共有33頁\編于星期五\7點

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:一個目的基因有幾個黏性末端？兩個

是，會產(chǎn)生相同的黏性末端當前第10頁\共有33頁\編于星期五\7點二、“分子縫紉針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子）

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。當前第11頁\共有33頁\編于星期五\7點DNA連接酶的作用過程點擊播放當前第12頁\共有33頁\編于星期五\7點

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。那么恢復它們的連接時，是不是任何一種DNA連接酶都可以呢？連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA連接酶連接酶T4DNA連接酶當前第13頁\共有33頁\編于星期五\7點（三）“分子運輸車”-基因進入受體細胞的載體學生活動：閱讀P70—P71討論完成下列內(nèi)容：1、基因工程常用的載體有哪些？2、作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質(zhì)粒噬菌體動植物病毒1.能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定保存2.有一個至多個限制酶切位點3.有遺傳標記基因4.對受體細胞無害、易分離當前第14頁\共有33頁\編于星期五\7點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→導入→表達基因重組小結(jié)當前第15頁\共有33頁\編于星期五\7點當前第16頁\共有33頁\編于星期五\7點DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”──“分子運輸車”──限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶基因進入受體細胞的載體當前第17頁\共有33頁\編于星期五\7點限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。②請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。③在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？當前第18頁\共有33頁\編于星期五\7點設想一

能否培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？當前第19頁\共有33頁\編于星期五\7點DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點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雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板當前第20頁\共有33頁\編于星期五\7點DNA重組技術(shù)的基本工具想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作呢?

當前第21頁\共有33頁\編于星期五\7點基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細胞(含抗蟲基因)與運載體DNA拼接，導入棉花植株(有抗蟲特性)表達解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？工欲善其事,必先利其器.當前第22頁\共有33頁\編于星期五\7點基因工程的基本操作程序主要包括四個基本步驟：1）目的基因的獲取2）基因表達載體的構(gòu)建3）將目的基因?qū)胧荏w細胞4）目的基因的檢測與鑒定當前第23頁\共有33頁\編于星期五\7點原核生物為什么沒有在長期的進化過程中由于外源DNA的入侵而滅絕，有什么保護機制？這類酶在原核生物中起什么作用?為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA？（一）限制性核酸內(nèi)切酶防止外來病原物的侵害。當外源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，從而達到保護自身的目的。當前第24頁\共有33頁\編于星期五\7點基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割當前第25頁\共有33頁\編于星期五\7點基因進入受體細胞的載體

要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去！能將外源基因送入細胞的工具就是載體。基因工程的載體被喻為：分子運輸車當前第26頁\共有33頁\編于星期五\7點基因工程產(chǎn)品抗蟲害的玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因鮭魚當前第27頁\共有33頁\編于星期五\7點轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)當前第28頁\共有33頁\編于星期五\7點基因工程的產(chǎn)物當前第29頁\共有33頁\編于星期五\7點當前第30頁\共有33頁\編于星期五\7點（一）限制性核酸內(nèi)切酶（分子手術(shù)刀）A、來源: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)部進行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。C、作用:識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,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.B、種類：約4000當前第31頁\共有33頁\編于星期五\7點什么叫黏性末端？當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