3.1重组DNA技术的基本工具课件2023-2024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 第1节 重组DNA技术的基本工具 提取 抗虫基因 棉花细胞 苏云金芽孢杆菌 (有抗虫特征) 普通棉花 (无抗虫特征) 与载体DNA拼接,导入 (含抗虫基因) 棉花植株 (有抗虫特征) 培育抗虫棉的简要过程 基因工程实例: 基因工程的概念: 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。 1.别名: 2.原理: 3.操作对象: 4.操作水平: 5.结果: 重组DNA技术 基因 分子水平 基因重组 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 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? 思考-讨论 (1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)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。 基因工程诞生的理论基础 “工欲善其事,必先利其器”。在培育转基因番木瓜时,既要在体外对含有所需基因的DNA分子“切割”、改造和“拼接”;又要将重组DNA分子导入番木瓜体内,并使其表达。 DNA分子极小,实现这些精确操作需要哪些“分子工具”呢? 从社会中来 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? 转基因番木瓜(左)与非转基因番木瓜(右) 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: DNA连接酶: 载体: 准确切割DNA分子 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 培育转基因番木瓜 “分子手术刀” 准确切割DNA分子 “分子缝合针” “分子运输车” 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 1.简称: 限制酶 2.来源: 主要是从原核生物中分离纯化出来的。 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。 4.作用部位: 特定部位的磷酸二酯键 A T C G T A G C 5’ 3’ 5’ 3’ 磷酸二酯键 5.识别序列: 大多数限制酶的识别序列由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。 EcoR 5’…G-A-A-T-T-C…3’ 3’…C-T-T-A-A-G…5’ Sma 5’…C-C-C-G-G-G…3’ 3’…G-G-G-C-C-C…5’ 6.限制酶的命名: 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EcoRI。 7.切割结果: DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——_和_ 黏性末端 平末端 当限制酶在它识别序列的_将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是_; 当限制酶在它识别序列的_切开时,产生的是_; 中轴线两侧 黏性末端 中轴线处 平末端 黏性末端 黏性末端 2024/1/19 实例1—EcoR 限制酶: 识别序列为GAATTC, 切割部位为GA之间的磷酸二酯键。 实例2——Sma 限制酶: 识别序列为CCCGGG 切割部位为CG之间的磷酸二酯键。 形成黏性末端 平末端 形成平末端 课堂练习:写出下列限制酶切割形成的黏性末端 BamH _ EcoR _ Hind _ Bgl _ GATC AATT AGCT GATC 思考:你从中发现什么现象了? 不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端 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? 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割外源DNA,使之失效,以保证自身安全。 所以,简单来说:限制酶在原核生物中起到的作用为: 切割外源DNA、使之失效,以保证自身安全 试推测限制酶为什么不会切割自身的DNA? 原核生物中不存在该酶的识别序列或