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（2019）选择性必修3

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） 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。 科技探索之路 基因工程的发展历程 例如1：通过重组DNA技术，可以实现利 用大肠杆菌生产人的胰岛素。在此实例中， 目的基因是_______________，受体细胞是 ________________，目的基因的表达产物是 ____________。 1.基因工程的概念： 基因工程是指按照人们的愿望，通过________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。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__________技术。 转基因 重组DNA 人胰岛素基因 大肠杆菌细胞 人胰岛素 例如2：萤火虫 发光基因 普通动植物 1.科学的发展一般都有共同的规律，先是了解这个世界，了解了本质和规律，继而运用获得的知识去改造这个世界，生命科学的发展也是这样，当我们揭示了生命活动的基本规律后，我们也要运用这个知识去对其加以改造，于是便诞生了生物工程， 2.对基因工程概念的理解： 基因工程的别名： 操作对象： 操作水平： 基本过程： 原 理： 结 果： 重组DNA技术、转基因技术 基因 DNA 分子水平 剪切→拼接→导入→表达 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 优 点： “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 《金》P80例1、例2 拼接的基础 ①DNA的基本组成单位相同（四种脱氧核苷酸） 表达的基础 ②都遵循碱基互补配对原则 ③DNA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结构与功能单位 ②遗传信息的传递都遵循中心法则 ③生物界几乎共用一套遗传密码 基因 工程 问题1:不同生物的基因为什么能拼接？为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达? A T G C 腺嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 鸟嘌呤 4种 脱氧核苷酸种类？ o 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 脱氧 核糖 【回顾】DNA DNA的基本单位？ 脱氧（核糖）核苷酸 中文全称？ 脱氧核糖核酸 5′ 5′ 3′ 3′ A P 脱氧 核糖 G P 脱氧 核糖 T P 脱氧 核糖 C P 脱氧 核糖 脱氧 核糖 G P A P C P T P 脱氧 核糖 脱氧 核糖 脱氧核糖 氢键 DNA的平面结构 一端有一个游离的磷酸基团 另一端有一个羟基（—OH） 磷酸二酯键 第3章 基因工程工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 情境视频一：从社会中来 转基因木瓜（视频） 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”。 转基因番木瓜 非转基因番木瓜 问题1:解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 限制酶的来源？种类？特点？识别序列长度？切割结果？ 为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 2 3 4 1 合作探究一：请同学们自主阅读教材P70-71，小组合作思考讨论完成问题。 推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？几个末端？ 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 9 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 主要是原核生物 来源 种类 数千种 限制酶不是一种酶，而是一类酶 特点 （1）识别双链DNA分子特定核苷酸序列 （2）断开磷酸二酯键 识别序列长度 一