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

选择性必修3 第3章 基因工程 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制品。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，因此又叫重组DNA技术。 操作环境： 原理： 操作对象： 操作水平： 结果： 意义： 体外环境 基因重组 基因 分子水平 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制品 定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍 基因工程发展历程 1944年艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物个体间转移。 1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说。 1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至19666年，64个密码子均被破译成功。 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核酸内切酶（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。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 1972年，伯格首先在体外进行了DNA的改造，成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年，科学家证明了质粒可以作为基因工程的载体，并实现了物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。 1982年，第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。 1985年，穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段。 本节聚焦: 重组DNA技术所需的三种基本工具是什么？它们的作用是什么？ 基因工程载体需要具备什么条件？ 选择性必修3/第3章/基因工程/ 第1节 重组DNA技术的基本工具 发病番木瓜植株（左）和转基因“华农1号”植株（右） 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”。解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 工具 分子手术刀 分子缝合针 分子运输车 限制性内切核酸酶(准确切割DNA分子) DNA连接酶(将DNA片段连接起来) 载体(将体外重组好的DNA分子导入受体细胞) “分子手术刀” (准确切割DNA分子) 限制酶 “分子缝合针” (将DNA片段连接起来) DNA连接酶 “分子运输车” (将重组DNA分子导入受体细胞) 载体 直径只有头... text has been truncated due to evaluation version limitation. 6 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制性内切核酸酶：切割DNA分子的工具，简称限制酶 主要从原核生物中分离纯化出来 1.来源： 2.种类： 迄今分离的限制酶有数千种 （如：EcoR I和Sma I限制酶） 根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？ 主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。 例如：流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)d菌株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为: Hind I Hind II Hind III 命名：用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。例如，一种限制酶是从大肠杆菌( Escherichia coli)的R型菌株分离来的，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。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 3.作用： 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制酶所识别的序列特点： 特点1：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。 EcoRⅠ SamⅠ 特点2：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。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制酶所识别的序列特点： 特点3：限制酶识别过程具有方向性，都是从5’→3’开始读。 例如，EcoRⅠ限制酶的识别序列为GAATTC。 从5’→3’方向的识别序列均为GAATTC，并切断G和A之间的磷酸二酯键。 5’ 3’ 5’ 3’ 中轴线 一、限制性