3.1重组DNA技术的基本工具课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章 基因工程 1.重组DNA技术的基本工具 2.基因工程的基本操作程序 3.基因工程的应用 4.蛋白质工程的原理和应用 　　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DNA重组技术。 基因工程 操作环境： 操作对象： 操作水平： 工程原理： 工程产物： 生物体外 基因 DNA分子水平 人类需要的基因产物 基因重组 1、不同生物的基因为什么能拼接？ 2、外源基因为什么能在受体细胞中表达？ (1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)DNA分子都遵循碱基互补配对原则 (3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 (1)基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。 (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。 基因工程诞生的理论基础 基因工程的诞生和发展 阅读教材68~69页“科技探索之路”的内容，沿着时间顺序，以关键词的形式列出基因工程的发展过程。 学生活动 4 1944年艾弗里等人证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 1950年埃特曼发明了一种测定氨基酸序列的方法。 1958年梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。 1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。 1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。 1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。 1970年科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶（简称限制酶）。 20世纪70年代初，多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。 1972年，伯格成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年，证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，基因工程正式问世。 1977年，桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法。此后，DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便。 1982年，第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。 1983年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。 1984年，我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。 1985年，穆里斯等人发明了PCR。 1990年，人类基因组计划启动。2003年完成 21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，加速了人们对基因组序列的了解。 2013年，华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 基因工程发展历程 3.1 重组DNA技术的基本工具 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。 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”。 那么，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？ 从社会中来 环斑病毒的 非转基因木瓜 转基因木瓜 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 思考：解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢？ 关键步骤一： 抗病基因的提取出来 关键步骤二： 抗病基因与运载体DNA“缝合” 关键步骤三： 抗病基因进入 番木瓜 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 阅读课本第71页的内容，思考限制性内切核酸酶的来源、识别特点、切割特点、切割结果。 学生活动 1．定义 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，又称限制酶 2．来源 主要从原核生物中分离纯化出来的 9 3．作用特点 （1）能够专一性识别双链DNA分子的特定核苷酸序列； 一般由6个核苷酸组成，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。 （2）使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 EcoR I 限制酶 5´GAATTC3´ 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 10 1、能被限制酶特异性识别的切割位点一般都具有回文序列：即在切割位点，DNA一条链正向读的碱基序列与另一条反向读的碱基序列完全一致。 5' 5' 3' 3' 回文序列——反向对称重复排列 即：一条链从5’往3’读的碱基顺序与另一条链从5’往3’读的顺序完全一致。 扩展：识别序列特点 1、能被限制酶特异性识别的切割位点一般都具有回文序列：即在切割位点，DNA一条链正向读的碱基序列与另一条反向读的碱基