3.1 重组DNA技术的基本工具-【精准备课】2022-2023学年高二生物同步教学精品课件（人教版2019选择性必修3）

第1节 重组DNA技术的基本工具 第3章 基因工程 （1）提 取 普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素) 人体组织细胞 胰岛素基因 （2）与运载体DNA拼接 （3）导入 大肠杆菌(含胰岛素基因) （4）转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素) 一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上： 不同生物的DNA在结构上的统一性，几乎所有生物都共用一套密码子。 这种“嫁接”的实现： 这种“嫁接”对品种的改良的意义： 大肠杆菌生产人胰岛素： 基因工程 按照自己的意愿直接定向地改变生物，培育新品种。 是指按照人们的愿望，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。从技术操作层面看，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、基因拼接技术。 基因工程 基因重组 操作水平： 操作原理： 操作对象： 基因 DNA分子水平 操作结果： 定向地改造生物的遗传性状，获得符合人们需要的新的生物类型和生物产品 优点： 操作环境： 体外 基本过程： 剪切 →拼接 →导入 →表达 定向改造生物体的性状，目的性强（与诱变育种相比） 育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍（与杂交育种相比） （1）提 取 普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素) 人体组织细胞 胰岛素基因 （2）与运载体DNA拼接 （3）导入 大肠杆菌(含胰岛素基因) （4）转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素) DNA双螺旋的直径只有2nm,对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。 科学家究竟用到了哪些“分子工具”？ 载体 准确切割DNA的“分子手术刀”： 将DNA片段再连接起来的“分子缝合针”： DNA连接酶 将体外重组好的DNA导入受体细胞的“分子运输车”： 限制性内切核酸酶 这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源： （2）种类： （3）作用: 磷酸二酯键 主要从原核生物中分离出来。 约4000种。 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。 阅读课本71页“限制性核酸内切酶——分子手术刀”的相关内容。 EcoR Ⅰ 限制酶识别序列的长度最常见的为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个、或其他数量的核苷酸组成。 如：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，为6个核苷酸，并在G和A之间切开。 中轴线 在中轴线两侧切割，形成黏性末端 黏性末端 限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸， 它们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。 如：Sma I限制酶能识别CCCGGG序列，为6个核苷酸，并在G和C之间切开。 中轴线 在中轴线处切割，形成平末端 平末端 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。 练习： 已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GGATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。 （1）则能被限制酶I切割的DNA，______（能/不能）被限制酶II切割； （2）能被限制酶II切割的DNA，____________（能/不能/不一定能）被限制酶I切割。 能 不一定能 1．限制酶的辨析 (1)限制酶是一类酶而不是一种酶。 (2)限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键。 (3)不同种类的限制酶识别的序列与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。 (4)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割2次，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的末端。 (5)限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成；后者是双链序列。 (6)判断两个末端是否为同一种限制酶切割产生的方法：将其中一个末端旋转180°，若与另一个完全相同，则说明这两个末端是由同一种限制酶切割产生的。 1.限制酶在原核生物中的作用是什么？ 思考： 因为含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或不具备这种限制酶的识别序列，或通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。（或 自身DNA不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。） 3.仔细观察各限制酶识别的特定序列有何特点？ 限制酶所识别的序列的特点是：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。 4.限制性核酸内切酶的“限制性”表现在什么地方？这体现了酶的哪种特性？ 表现在两方面： ①限制性核酸内切酶只能识别双链DNA分子上某种特定的脱氧核苷酸序列； ②只能在识别序列上特定的两个脱氧核苷酸之间进行切割。 这体