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三

第1节 重组DNA技术的基本工具 第3章　基因工程 人教版高中生物 选择性必修3 学习目标 1.通过资料分析，阐明基因工程的理论基础。 2.通过模拟制作活动，阐明限制酶、DNA连接酶和载体的作用。 3.通过了解基因工程的发展历程，认同基因工程的诞生和发展离不开多个学科的理论研究和技术创新。 情境视频 抗虫棉 抗虫棉 情境视频 棉花细胞 普通棉花 (无抗虫特征) (含抗虫基因) 棉花植株 (有抗虫特征) 基因工程 抗虫基因 提取 苏云金芽孢杆菌 (有抗虫特征) 基因工程的概念和工具酶 一 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 二 目录 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 一 基因工程的概念和工具酶 一 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DNA重组技术。 主要在生物体外 基因（DNA） DNA分子水平 创造出人类需要的新的生物类型和生物产品 基因重组 定向改造生物遗传特性；彻底打破种间界限 基因工程的概念 别名： 操作环境： 操作对象： 操作水平： 结果： 原理： 特点： 【归纳定义】 重组DNA技术、转基因技术 如何将“杀虫基因”导入到棉花细胞，使棉花自身产生抗虫蛋白来抵抗棉铃虫呢？ 基因工程的理论基础 任务一 1．基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别是什么？ 有性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在同一物种间进行重组；基因工程可以实现遗传物质在不同物种间进行重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。 减数分裂I前期，同源染色体上非姐妹染色单体间的互换； 减数分裂I后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合。 基因工程的理论基础 任务一 2. 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 3. 为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ (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。 在培育转基因抗虫棉时，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分子导入棉花体内，并使其表达。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”。 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？ 一 基因工程的概念和工具酶 一 主要是从原核生物中分离纯化来的 能够识别双链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。 磷酸二酯键 限制性内切核酸酶（限制酶） 一 基因工程的概念和工具酶 一 “分子手术刀” 1 来源： 2 作用： 限制酶名字的由来 EcoRⅠ 属名Escherichia首字母 种名coli 前两个字母 R型菌株 从中分离的第一个限制酶 例如：流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)d株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为: Hind I Hind II Hind III 资料卡 EcoRI 限制酶 大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别____________序列，并切