4.1.1基因工程赋予生物新的遗传特性课件2023-2024学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

基因工程赋予生物新的遗传特性 第1课时 第1节 浙科版 选择性必修3 1 1.能概述基因工程的建立过程 2.能说明基因工程工具酶和载体的作用 3.尝试进行DNA的粗提取与鉴定 学习目标 新知学习 课堂总结 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19666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。 基因工程的建立过程 学习目标 新知学习 课堂总结 基因工程是指有意识地把一个人们所需要的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要产物的技术。 从水母中分离出荧光基因 荧光斑马鱼 基因重组或基因突变 原理 分子水平 操作水平 1.基因工程的概念 学习目标 新知学习 课堂总结 4 1.为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 2.为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ （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。 （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。 学习目标 新知学习 课堂总结 1. DNA是遗传物质的证明； 2. 中心法则的确立和完善，阐明了遗传信息的传递和表达的机制； 3.密码子的破译。 2.基因工程的理论基础 学习目标 新知学习 课堂总结 6 2024/1/31 培育荧光斑马鱼 “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 学习目标 新知学习 课堂总结 基因工程的工具 重组DNA技术的基本工具： （三）分子运输车---运载体 （一）分子手术刀---限制性内切核酸酶 （二）分子缝合针---DNA连接酶 学习目标 新知学习 课堂总结 （一）限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 1.来源：主要来自细菌等微生物 2.作用：识别双链DNA上特定的一小段核苷酸序列，并催化其中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键水解，使DNA双链在特定的位置断开。 磷酸二酯键 学习目标 新知学习 课堂总结 3.识别序列 识别序列通常是4~8个核苷酸对，以6个核苷酸对最为常见。 不同限制酶的识别序列一般也各不相同。 4.作用结果 例如，发现于大肠杆菌中的限制酶EcoR Ⅰ的识别序列如图所示，两条链从5’→3’方向的识别序列均为GAATTC。 DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端 学习目标 新知学习 课堂总结 黏性末端 黏性末端 （1）实例1—EcoRⅠ限制酶：EcoRⅠ识别序列为GAATTC，EcoRⅠ切割部位为GA之间的磷酸二酯键。 （2）实例2——SmaⅠ限制酶：SmaⅠ识别序列为CCCGGG，SmaⅠ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 学习目标 新知学习 课堂总结 写出下列限制酶切割形成的黏性末端 学习目标 新知学习 课堂总结 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？为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 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，以保证自身的安全。 含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者细菌自身DNA经过相应的化学修饰，使限制酶不能将其切开。 学习目标 新知学习 课堂总结 1.作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。注意：不是连接氢键（氢键的形成不需要酶的催化）。 2.分类： 种类 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 功能特性 相同点 大肠杆菌