第3章第1节 重组DNA技术的基本工具（课件）-2022-2023学年高二生物备课无忧（人教版2019选择性必修3）

番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 转基因番木瓜（左）与非转基因番木瓜（右） 第3章第1节重组DNA技术的基本工具 1. 重组DNA技术三种基本工具及其作用 2. 基因工程载体需要具备的条件 1.基因工程的概念： 指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，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，因此又叫作重组DNA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 DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 人们需要的新的生物类型和生物产品 基因重组 一、基因工程简介 （1）为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ ①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 ②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 （2）为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ ①基因是控制生物性状的独立遗传单位。 ②遗传信息的传递都遵循中心法则。 ③生物界共用一套遗传密码。 一、基因工程简介 2.基因工程实施基础 培育抗番木瓜环斑病毒的木瓜 抗番木瓜环斑病毒基因提取 抗番木瓜环斑病毒基因与载体DNA连接 抗番木瓜环斑病毒基因导入受体细胞 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 3.基因工程的基本工具 一、基因工程简介 二、基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （1）来源：主要从原核生物中分离出来。 （2）种类：约4000种。 （3）作用: 识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。 磷酸二酯键 限制酶识别序列的长度一般为4-8个或其他数量的核苷酸，最常见的为6个核苷酸。 6 呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。 （4）限制酶的识别序列特点： 二、基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有回文序列： 在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。 CT TCATGAATTCCGTACCCGGGCCTAA GAAGTACTTAAGGCATGGGCCCGGATT EcoRⅠ限制酶酶切位点 黏性末端 GGCATGGG AATTCCGTACCC CTTCATG GAAGTACTTAA 平末端 SmaⅠ限制酶酶切位点 GGGCCTAA CCCGGATT …TACCC …ATGGG （5）限制酶切割DNA结果： 二、基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 中轴线 在G与A之间切割 大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 （6）EcoRI限制酶的作用 二、基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 　 黏性末端　　　　 黏性末端 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。 （6）EcoRI限制酶的作用 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 9 SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。 中轴线 （7）SmaI限制酶的作用 在G与C之间切割 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 平末端　　　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。 （7）SmaI限制酶的作用 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来， 注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的两条单链缺口，但不能连接单链DNA！ 磷酸二酯键 2.DNA连接酶——“分子缝合针” 二、基因工程的基本工具 3．连接结果 自身连接 自身连接 一 二 三 四 二、基因工程的基本工具 2.DNA连接酶——“分子缝合针” DNA连接酶 DNA连接酶 DNA连接酶 同一限制酶 同一限制酶 种类 来源 特点 E.coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段 T4 DNA 连接酶 T4噬菌体 既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低 2.DNA连接酶——“分子缝合针” 二、基因工程的基本工具 不同生物的DN