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3章 基因工程 1944年艾弗里等人证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 1950年埃特曼发明了一种测定氨基酸序列的方法。 科技探索之路:基因工程的诞生和发展 1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。 1958年梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。 1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。 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。 1970年科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶(简称限制酶)。 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。 1972年,伯格成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年,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,基因工程正式问世。 1977年,桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法。此后,DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便。 1982年,第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。 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。 1984年,我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。 1985年,穆里斯等人发明了PCR。 1990年,人类基因组计划启动。2003年完成 21世纪以来,科学家发明了多种高通量测序技术,加速了人们对基因组序列的了解。 2013年,华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑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。 科技探索之路:基因工程的诞生和发展 我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中,常常会受到一些虫害的侵袭,其中以棉铃虫最为常见,它可以使棉花产量减少三分之一,甚至绝收。大量施用农药杀虫不仅提高了生产成本,还可能造成农产品和环境的污染,如果能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种,就能解决这一问题。 转基因抗虫棉 转基因抗虫棉 将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因转入普通棉花培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种。 普通棉花 转基因抗虫棉 棉花本身不具有“杀虫基因”,而苏云金杆菌有一种“杀虫基因”,它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。 第1节 重组DNA技术的基本工具 从社会中来 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”。 非转基因番木瓜 转基因“华农1号”番木瓜 一、基因工程的概念与理论基础 1. 概念: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,因此又叫作重组DNA技术。 水母的绿色荧光蛋白基因 将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的改变,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。 重组DNA技术、转基因技术 生物体外 基因 DNA 分子水平 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 一、基因工程的概念与理论基础 (1)基因工程的别名: (2)操作环境: (3)操作对象: (4)操作水平: (5)基本过程: (6)原理: (7)结果: (8)优点: 剪切 拼接 导入 表达 2. 基因工程的理论基础 (1)不同种生物的基因能拼接的理论基础 (2)外源基因在受体细胞内能表达的理论基础 ①基因是控制生物性状的结构和功能单位; 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(相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质)。 ①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸; ②DNA分子都遵循碱基互补配对原则; ③双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 【回顾】中心法则 遗传信息的储存、传递、表达 复制 转录 翻译 DNA RNA 逆转录 复制 蛋白质 培育转基因抗虫棉的关键步骤 关键步骤一: 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌DNA中提取出来 关键步骤二: 抗虫基因与载体“缝合” 关键步骤三: 抗虫基因导入棉花细胞 分子缝合针 “分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶 关键步骤一:抗虫基因从苏云金芽孢杆菌DNA中提取出来 关键步骤二:抗虫基因与载体“缝合” 关键步骤三:抗虫基因导入棉花细胞 “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 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具? 1. 来源: 主要从原核