2024届高三生物一轮复习课件10.6 基因工程

第6课时 基因工程 第十章 生物技术与工程 抗虫棉 普通棉花会受到棉铃虫侵袭,造成减产甚至绝收 施用农药不仅提高生产成本,还会对农产品和环境造成污染。 由于普通棉花中没有抗虫基因,而其他生物虽然有抗虫基因,但是与棉花存在生殖隔离,因此不能通过杂交育种培育出抗虫棉。 普通棉花 棉铃虫 抗虫棉 抗虫基因 导入 (外源基因) (受体细胞) 利用大肠杆菌生产胰岛素 糖尿病患者需要注射胰岛素,从生物体中提取胰岛素成本高、产量低。 大肠杆菌 转基因大肠杆菌 人胰岛素基因 导入 胰岛素 提取 (外源基因) (受体细胞) 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。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 生物体外 (DNA)分子 基因重组 定向 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 剪切 拼接 导入 表达 基因工程 1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸) 2.都遵循碱基互补配对原则 3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 4.DNA复制的方式相同 表达的理论基础 1.基因是控制生物性状的结构与功能单位 2.遗传信息传递都遵循中心法则 3.生物界几乎共用一套遗传密码 重组DNA RNA 蛋白质 性状 复制 转录 翻译 翻译 重组与复制的理论基础 基因工程的理论基础 DNA重组技术的基本工具(三种“分子工具”) 工具酶 准确切割DNA分子的”分子手术刀” 将DNA片段再连接起来的”分子缝合针” 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的 ”分子运输车” 载体 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 1.来源: 迄今分离出来的有数千种 主要从原核生物中分离出来 2.种类: 思考:你能根据所掌握的知识,推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗?为什么不会破坏自己的DNA? 限制性核酸内切酶,简称限制酶。 原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵,所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源 DNA 入侵时,它会利用限制酶来切制外源 DNA ,使之失效,以保证自身的安全。 重组DNA技术的基本工具 3.作用方式 ①识别双链DNA分子的特定核苷酸序列; ②并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 G A A T T C G A A T T C 3‘ 3‘ 5‘ 5‘ 磷酸 二酯键 (识别序列) (切割位点) 重组DNA技术的基本工具 A A T T C G G C T T A A G C T T A A G 5‘ 3‘ 3‘ 5‘ A A T T C 中轴线 黏性末端 识别序列 5‘-G-A-A-T-T-C-3‘ 切割位点 G-A EcoR (在G与A之间切割) 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端; 中轴线 5‘ 3‘ 3‘ 5‘ C C C G G G C C C G G G C C C G G G G G G C C C 识别序列 5‘-C-C-C-G-G-G- 3‘ 切割位点 C-G 平末端 Sma (在G与C之间切割) 当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。 重组DNA技术的基本工具 写出下列限制酶切割形成的黏性末端 BamH : EcoR : Hind : Bgl : 【思考】同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同? 不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同? 相同 可能会相同 延伸应用 (1)不破坏目的基因原则:如图甲中可选择Pst ,而不选择Sma 。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则:质粒作为载体必须具备标记基因,所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中不选择Sma 。 图解限制酶的选择原则 (3)确保出现相同黏性末端原则:通常选择与切割目的基因相同的限制酶,如图甲中Pst ;为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择Pst 和EcoR 两种限制酶。 1.作用:将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。 片段1 片段2 新的DNA 形成磷酸二酯键 重组DNA技术的基本工具——DNA连接酶 E coli 大肠杆菌 互补黏性末端 黏性末端 平末端 2.种类 重组DNA技术的基本工具——DNA连接酶 与DNA相关的五种酶的比较 酶1 酶2 酶4 酶3 酶5 酶1:限制酶 酶2:DNA连接酶 酶3:DNA解旋酶 酶4:DNA聚合酶 酶5:DNA水解酶 名称