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

第三章 基因工程 第1节重组DNA技术的基本工具 1 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1966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） 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。 基因工程发展历程 1950年埃特曼发明了一种测定氨基酸序列的方法。2年后，桑格首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定。 1958年梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。随后不久，克里克提出中心法则。 2 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可以在同种生物的不同个体之间转移。 思考 如何获得发光小鼠 动物细胞融合技术 基因工程 3 图解“基因工程实质” 转移 萤火虫 普通动植物 发光基因 A生物基因 B生物 4 4 基因工程的概念 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，因此又叫做重组DNA技术。 基因工程 对象 原理 优点 基本过程 基因 剪切→拼接→导入→表达 基因重组 克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状 5 5 6 基因重组的三种类型 基因重组指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。 ①同源染色体分离，非同源染色体的非等位基因自由组合 ②四分体期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 ③转基因技术 1. 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 2. 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)DNA是主要遗传物质。 (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。 分析基因工程的理论基础 7 思考 基因工程如何操作？ 需要什么工具？ 8 苏云金杆菌中的Bt基因 基本原理 普通棉花细胞 含Bt基因的棉花细胞 能产生Bt抗虫蛋白的棉花植株 转入 植物组织培养技术 形成 转基因抗虫棉 目的基因的表达产物 目的基因 普通棉花 转基因抗虫棉 受体细胞 Bt毒蛋白杀虫效果好、安全、高效 9 9 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 重组DNA技术的基本工具 剪 接 运 10 需要什么工具？ 磷酸二酯键 1.来源： 2.功能： 3.作用的化学键： 一、“分子手术刀”—— 限制性内切核酸酶 （简称限制酶） 主要从 中分离纯化出来，目前分离出数千种。 识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开 磷酸二酯键 (3号碳上的酯键） 原核生物 注意：限制酶是一类酶，而不是一种酶。 （酶的专一性） EcoRⅠ 3’端 3’端 5’端 5’端 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵。限制酶就是细菌的一种防御性工具，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。 11 12 能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有回文序列。 2.限制酶的识别序列特点： 为什么限制酶可以识别剪切核酸？ 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 正向读与另一条链反向读的碱基顺序完全一致，5 ，→3， 1.下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ） A．GAATTC B．GGGGCCCC CTTAAG CCCCGGGG C．CTGCAG D．CTAAATC GACGTC GATTTAG D 14 EcoR I (在G与A之间切割) Sma I (在G与C之间切割) 5' 5' 5' 5' 3' 3' 3' 3' 5' 5' 3' 3' 5' 5' 3' 3' 黏性末端 平末端 一、限制性内切核酸酶（限制酶） 回文序列一般为4~8个或其他数量的核苷酸，最常见的为6个核苷酸。 最终产生两种切口的核酸片段 15 15 2个相同（互补）黏性末端 识别序列：GAATT