1.1 DNA重組技術的基本工具課件高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3-1

生物選修3現(xiàn)代生物科技專題長樂僑中周燕鶯專題1基因工程一、基因工程的概述1、定義：是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因技術，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。基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導入→表達結果符合人類需要的基因產(chǎn)物理論依據(jù)：1、DNA是遺傳物質的證明2、DNA雙螺旋結構和半保留復制3、中心法則闡明遺傳信息流動的方向4、遺傳密碼的破譯技術發(fā)展：1、基因轉移載體的發(fā)現(xiàn)2、工具酶的發(fā)現(xiàn)3、DNA合成和測序技術的發(fā)明4、DNA體外重組的實現(xiàn)5、重組DNA表達實驗的成功6、第一例轉基因動物問世7、PCR技術的發(fā)明2、誕生：艾弗里證明DNA是遺傳物質，DNA可從一種生物個體轉移到另一種生物個體。沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結構模型。梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復制克里克等提出中心法則

1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實驗加以證明。目的基因供體細胞重組基因二、DNA重組技術的基本工具1、限制性核酸內切酶（限制酶）2、DNA連接酶3、載體1、"分子手術刀"—限制性核酸內切酶

黏性末端黏性末端識別序列的特點：中軸線兩側的堿基反向對稱重復排列平末端平末端限制酶

SmaⅠ的酶切過程當限制酶在它識別的中心軸線處切開磷酸二酯鍵每形成一個磷酸二酯鍵脫去一分子水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。…CTAAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGCTTCT……GATTCGAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGA……TAGAATTCGCTGGAAAGCTTCGATCCGAC……ATCTTAAGCGACCTTTCGAAGCTAGGCTG…HindⅢAAGCTTAGCTTCACTTCAAGTCGCAAGTGAAGTTCAGCGTTCGAAGCTTCGATCCGAC…AGCTAGGCTG……TAGAATTCGCTGGAA…ATCTTAAGCGACCTTTCGA1、你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？尋根問底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。2、為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列；通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。2、"分子縫合針"—DNA連接酶E·coliDNA/T4DNA連接酶-連接黏性末端T4DNA連接酶-連接平末端效率低E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源于大腸桿菌來源于T4噬菌體（5）DNA連接酶：通過磷酸二酯鍵連接DNA片段DNA相關酶的比較（1）DNA（水解）酶：能夠將DNA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成磷酸、脫氧核糖和含氮堿基（2）（DNA）限制酶：切磷酸二酯鍵形成DNA片段（4）DNA聚合酶：以DNA兩條鏈為模板，能將單個的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成DNA子鏈（3）（DNA）解旋酶：斷氫鍵解雙鏈螺旋如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表

示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的

正確順序為

。①④②③DNA鏈接酶解旋酶DNA聚合酶限制酶目的基因只是切割下來的DNA片段，不能自我復制，在受體細胞分裂時可能造成基因丟失為什么不直接將目的基因導入受體細胞中？尋根問底3、"分子運輸車"—基因的載體1、載體必須具備的條件：2、載體的類型：質粒；λ噬菌體的衍生物；動植物病毒等對受體細胞無害；有一個至多個限制酶切割位點；有特殊的標記基因，便于鑒定和篩選；能在宿主細胞中自我復制或能整合到染色體DNA上。有標記基因，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別有切割位點能復制并帶著插入的目的基因一起復制裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。在基因工程操作中，真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的?；顒右唬杭堎|模型模擬限制酶剪切DNA分子獲取目的基因不同來源的DNA片段混合……G

AATTC…………CTTAA

G…………G

AATTC…………CTTAA

G……活動二：重組DNA分子的模擬操作活動二：重組DNA分子的模擬操作已知標記基因有抗四環(huán)素基因（Tetr）和抗氨芐青霉素(Ampr)的基因，現(xiàn)探討某細菌的質粒中有無標記基因或標記基因是什么？請設計實驗、預期實驗結果，并得出相應的實驗結論。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)素和氨芐青霉素活動三：設計實驗對照組實驗組1實驗組2實驗組3結論預期一＋＋＋＋預期二＋＋－－預期三＋－＋－預期四＋－－－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)素和氨芐青霉素既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因來源：主要來源于原核生物特點：具有專一性作用部位：磷酸二酯鍵結果：形成黏性末端或平末端限制酶DNA連接酶作用：把兩條雙鏈DNA片段拼接起來連接部位：磷酸二酯鍵種類：E.coliDNA連接酶、T4DNA連接酶載體作為載體的條件①對受體細胞無害②有一個至多個限制酶切割位點③有特殊的標記基因④能自我復制或能整合到宿主DNA上小結DNA重組技術的基本工具種類：質粒、

λ噬菌體衍生物

、動植物病毒1、質粒上有標記基因如圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉移成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上的生長情況也不同，下表是外源基因插入位置(插入點有a、b、c)，請根據(jù)表中提供細菌的生長情況，推測①②③三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是A．①是c；②是b；③是aB．①是a和b；②是a；③是bC．①是a和b；②是b；③是aD．①是c；②是a；③是b2、下圖是將人的生長激素基因導入細菌B（大腸桿菌）體內制造工程菌的示意圖，已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。