3.1 重组DNA技术的工具-【点亮课堂】2023-2024学年高二生物优选备课课件（人教版2019选择性必修3）

资料1: 我国是棉花的生产和消费大国，以新疆棉最为著名。在棉花种植过程中，常常会受到棉铃虫的侵袭，这会使棉花大量减产。而大量施用农药不仅提高了生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。 资料2:苏云金杆菌有一种杀虫基因/Bt毒蛋白基因，它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。 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”。 重组DNA技术的基本工具 高中生物选择性必修三 3 基 因 工 程 biology 3 目 标 社会责任 关注基因工程的诞生和发展历程，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。 科学思维 探究DNA的物理与化学性质，进行DNA分子的提取与鉴定。 生命观念 运用结构与功能观说明基因工程的各种工具的特点。 基因工程 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。 是指按照人们的愿望， 通过转基因等技术，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。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。 基因工程 基因工程 DNA连接酶 “分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体 “分子运输车” 限制性内切核酸酶 “分子手术刀” 原理：基因重组（广义） 基因工程 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? 基因工程 基因在空间上转移并成功表达 DNA（基因） 转录 翻译 mRNA 蛋白质 表达基础 基因工程 基因工程 拼接基础 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 ①DNA的基本组成单位相同（四种脱氧核苷酸） 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 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 特点 作用部位 来源 种类 识别序列长度 结果 主要从原核生物中分离纯化来的 特定切点上的磷酸二酯键。 数千种 能够识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 限制酶不是一种酶，而是一类酶。 大多数是6个核苷酸序列。 产生黏性末端或平末端。 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” EcoRⅠ 属名Escherichia首字母 种名coli 前两个字母 R型菌株 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 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” EcoR Ⅰ Sam Ⅰ 粘性末端 平末端 识别序列为 GAATTC 切割部位为 GA之间 识别序列为 CCCGGG 切割部位为 CG之间 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 写出下列限制酶切割形成的黏性末端 同种限制酶产生黏性末端相同，不同限制酶可能切割形成相同黏性末端。 同尾酶 识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶 限制性内切核酸酶——“分子手术