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1节 重组DNA技术的基本工具 第三章　基因工程 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。 基因工程的发展历程 基因工程 对象 原理 优点 基本过程 基因 克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状 基因重组 剪切→拼接→导入→表达 基因工程 指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术。 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。 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。 (3)都遵循碱基互补配对原则 (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。 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”。 从社会中来 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？ “分子手术刀”—— 限制性内切核酸酶 “分子缝合针”—— DNA连接酶 “分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体 磷酸二酯键 1.来源： 2.功能： 3.作用的化学键： 主要从 中分离纯化出来，目前分离出数千种。 识别双链DNA特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开。 磷酸二酯键 原核生物 （专一性） EcoRⅠ 限制酶只切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键 注意：限制酶是一类酶，而不是一种酶。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 4、作用结果： 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。 限制酶(EcoRⅠ)能识别 序列，并在 和 之间切开 键,形成 末端。 -GAATTC- -CTTAAG- G A 黏性 磷酸二酯 EcoR I 5' 5' 3' 3' 黏性末端 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分别切开，带有几个伸出（未配对）的核苷酸，这样的切口叫黏性末端。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 错位切 能被限制酶特异性识别的序列一般都为回文序列，也就是说，在该序列片段，一条链上按5’→3’读取的序列完全一致。 特点1：都可以找到一条中（心）轴线；特点2：中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 4、作用结果： Sma I 5' 5' 3' 3' 平末端 限制酶(SmaⅠ)能识别 序列,并在 和 之间切割形成 ___末端 。 -CCCGGG- -GGGCCC- G C 平 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端