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

稀释涂布平板法 基因工程的概念： 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外____________等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而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，因此又叫做__________技术。 例如，通过转基因技术，可以实现利 用大肠杆菌生产人的胰岛素。在此实例中， 目的基因是_______________，受体细胞是 ________________，目的基因的表达产物是 ____________。 转基因 DNA重组 人胰岛素基因 大肠杆菌细胞 人胰岛素 1.基因工程的概念 1.科学的发展一般都有共同的规律，先是了解这个世界，了解了本质和规律，继而运用获得的知识去改造这个世界，生命科学的发展也是这样，当我们揭示了生命活动的基本规律后，我们也要运用这个知识去对其加以改造，于是便诞生了生物工程， 对基因工程概念的理解 基因工程的别名： 操作环境： 操作水平： 基本过程： 原 理： 结 果： 重组DNA技术、转基因技术 生物体外 DNA 分子水平 剪切→拼接→导入→表达 基因重组 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状 优 点： 2.基因工程的概念 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，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。 从发展历程和以前所学知识总结基因工程的理论基础 大肠杆菌为何也能用人的基因合成人的胰岛素？ 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 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 2.基因工程的理论基础 在不同生物之间进行转移与拼接 同一个基因在不同生物中合成同种蛋白质 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。 讨论：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？ 非转基因番木瓜 转基因番木瓜 1.基因工程的三种工具 重组DNA技术的基本工具： 精确切割DNA分子的“分子手术刀”、 将DNA片段再连接起来的“分子缝合针” 和将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的“分子运输车”。 1.来 源： 2.种 类： 主要来自原核生物（作用？） 3.作用： 数千种 能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并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” （限制酶不是一种酶，而是一类酶） 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。 磷酸二酯键 “两个特定” 一端有一个游离的磷酸基团 另一端有一个羟基（—OH） G = C A = T A = T T = A T = A C = G 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ G 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 在此图中找到EcorI 的切割位点（磷酸二酯键） 思考，切断几个磷酸二酯键？消耗/生成几分子水？形成几个游离的磷酸基团？ …… ATGCCGTGGAATTCC …… …… TACGGCACCTTAAGG …… ① ② ①磷酸二酯键（限制酶作用的键） ②氢键 DNA简图： 4.结 果： 产生黏性末端或平末端 EcoR I识别