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

第三章 基因工程 我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。棉铃虫可以使棉花产量减少三分之一，严重时，甚至能使一片棉田绝收。 大量施用农药杀虫不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。要是能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种，这一问题就会迎刃而解，我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的。 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉，到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。 从社会中来 基因工程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。 基因工程 操作对象 操作环境 操作水平 工程实质 基因 体外 DNA分子水平 基因重组 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 工程优点 定向改造生物体的性状，目的性强 育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍 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。 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。 1953年 沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。 1958年 梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。 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。 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。 与载体DNA拼接 导入 怎样培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？ 苏云金芽孢杆菌 (有抗虫特征) 普通棉花 (无抗虫特征) Bt抗虫基因 棉花细胞 (含抗虫基因) 棉花植株 (有抗虫特征) 提取 表达 抗虫基因 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”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 剪 接 运 分子手术刀 分子缝合针 分子运输车 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸) 都遵循碱基互补配对原则 DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ 基因是控制生物性状的结构与功能单位 遗传信息传递都遵循中心法则 生物界几乎共用一套遗传密码 基因在空间上转移并成功表达 第一节 重组DNA技术的基本工具 能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 数千种（限制酶是一类酶） 主要来自原核生物 剪 分子手术刀-限制性内切核酸酶 来源 种类 作用 产生黏性末端或平末端 结果 5’ 3’ 3’ 5’ EcoR Ⅰ限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 产生黏性末端 黏性末端 Sma Ⅰ限制酶只能识别CCCGGG序列,并在C和G之间切开。 产生平末端 5’ 3’ 3’ 5’ 平末端 用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。 一种限制酶是从大肠杆菌( Escherichia coli)的R型菌株分离出来的，就用字母EcoR表示； 如果它是从大肠杆菌R型菌株中分离出来的第一种限制酶，则进一步表示成EcoR Ⅰ 。。 限制酶的命名 粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcesens）中分离的第一种限制酶即_______ Sma Ⅰ 流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:____________________________ HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ 几种常见的限制酶的识别序列及切割位点： 几种常见的限制酶的识别序列及切割位点： 特点： 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，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。 呈现碱基互补对称，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。 1、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： 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