3.1重组 DNA 技术的基本工具 第1课时 重组 DNA 技术的基本工具（一）课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）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 第1课时 重组 DNA 技术的基本工具（一） 胰岛素基因从人体细胞内提取出来 胰岛素基因与载体DNA连接 胰岛素基因导入大肠杆菌 培育能产生人胰岛素的大肠杆菌 大肠杆菌细胞 　　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。 一、基因工程 1、概念： 一、基因工程 　　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。 甲生物 取出优秀基因 “剪切” “拼接”　 乙生物 表达　 新类型 新的生物产品　 一、基因工程 1、概念： 别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 操作工具 结果 原 理 优 点 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 剪切→拼接→导入→表达 人类需要的新的生物类型和生物产品 2、对基因工程概念的理解 基因重组 克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状 分子运输车、分子手术刀、分子缝合针 DNA分子水平 一、基因工程 6 3、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。 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1966年，64个密码子均被破译成功。 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） 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。 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。 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。 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。 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。 1973年，科学家证明了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，并实现了物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。 1985年，穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段。 一、基因工程 （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？ ①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 ②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独立遗传单位。 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。 相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质。 4、基因工程的理论基础 一、基因工程 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，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 非转基因番木瓜 转基因番木瓜 胰岛素基因从人体细胞内提取出来 胰岛素基因与载体DNA连接 胰岛素基因导入受体细胞（大肠杆菌） 培育能产生人胰岛素的大肠杆菌 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 基因工程的基本工具 二、DNA重组技术的基本工具 二、DNA重组技术的基本工具 “分子手术刀”—— 限制性内切核酸酶 “分子缝合针”—— DNA连接酶 “分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体 三、限制性内切核酸酶 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶（又称基因剪刀）。 ——“分子手术刀” 限制酶名字的由来： 限制酶的命名是根据细菌种类而定：用生物属名的头一个字母(大写)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。必要时加上菌株的标志字母，如EcoRⅠ的R。最后，若由此菌株可以得到的限制性核酸酶不止一种，则按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ编号。 EcoRⅠ：大肠杆菌（Escherichia coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶； SmaⅠ：粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）中分离出的第一个限制酶。 三、限制性内切核酸酶 ——“分子手术刀” 1、来源： 主要从原核生物中分离纯化来的 3