3.3.1 重组DNA技术基本工具课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。棉铃虫可以使棉花产量减少三分之一，严重时，甚至能使一片棉田绝收。大量使用农药杀虫不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。要是能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种，这一问题就会迎刃而解，我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的。为什么传统的杂交育种方法培育不出抗虫棉，基因工程却可以呢？基因工程是如何进行操作的？它给我们的生产和生活带来了怎样的影响呢？ 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，因此又叫做重组DNA技术。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 1944年，艾弗里（O. Avery，1877-1955)等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅表明了遗传物质是DNA，还说明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 1958年，梅塞尔森（M. Meselson，1930-）和斯塔尔（F. W. Stahl,1929-）用实验检验了DNA的半保留复制。随后不久，克里克提出中心法则。 1961年，尼伦伯格（M. W. Nirenberg，1927-2010）和马太（J. H. Matthaei，1929-）破译了第一个编码氨基酸的密码子，截止1966年64个密码子均被破译。 1970年，科学家在细菌中发现了第一个限 1972年，伯格（P. Berg，1926-）首先在体外进行了DNA改造的研究，成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年，科学家证明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，实现物种间的基因交流，基因工程正式问世。 1950年，埃德曼（P. V. Edman，1916-1977）发明了一种测定氨基酸序列的方法。2年后，桑格（F. Sanger，1918-2013）首次完成了胰岛素氨基酸序列的测定。 1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒具有自我复制能力，并可在细菌细胞间转移。 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、连接及功能基因的获得创造了条件。 1953年，沃森（J. D. Watson，1928-）和克里克（F. Crick，1916-2004）建立了双螺旋结构模型并提出了 遗传物质自我复制的假说。 制性内切核酸酶（简称限制酶）。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 2 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。 1983年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后，基因工程进入了迅速发展的阶段。 1984年，我国科学家朱作言（1941-）领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。 1985年，穆里斯（K. Mullis，1944-）等人发明了PCR，为获取目的基因提供了有效手段。 1977年，桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能。 1990年，人类基因组计划启动。2003年该计划的测序任务顺利完成。 21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本测定大量核酸序列，加速了人们对基因组序列的了解。 2013年，华人科学家张锋（1982-）及其团队首次报道了利用最新的基因编辑技术——CRISPR（成簇规律间隔短回文重复）技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 3 3.3.1 重组DNA技术的基本工具 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 4 番木瓜容易受环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒侵染后，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 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 外源DNA片段难以进入细胞内，即使进入也很难稳定存在、复制并表达。 基因工程需要运输工具（分子运输车）将外源目的基因安全运输到细胞中。将外源目的基因切割并做成运输车的一部分，可以保证运输成功。切割DNA需要用到分子手术刀，切割后再使用分子缝合针将目的基因缝合在运输车上。 含目的基因 分子运输车 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课