人教版高中生物选修3专题一《基因工程》

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DNA 重组技术的基本工具
“分子手术刀” ──限制酶 “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
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一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切 酶
1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一
种酶。能将外来的DNA切断，由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶。
E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重精选组课件的ppt DNA分子就形成了2。0
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
G
A ATT
CT T A A
G
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DNA连接酶
主要存在于原核生物中 具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连 接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
结构简单,大小适中
能在宿主细胞中自
运载 工具
具备的 条件
我复制并稳定存在 具一个至多个限制酶切位点
具标记基因
质精粒选、课件λp噬pt 菌体衍生物、动植物病毒26
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二“分子缝合针”——DNA连接酶
类型
来源
相同点
功能 差别
E·coliDNA
连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端
磷酸
T4噬菌体 二酯键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
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二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：两类
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
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能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
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基因工程概念
又叫做DNA重组技术。是指按照人们的愿望， 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基 因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
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1.1DNA重组技术的基本工具
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学习目标
1、基因工程的基本概念 2、DNA重组技术的三种基本工具
重点：DNA重组技术的三种基本工具 难点：载体具备的特点
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定向基因改造设想
设想 一
设想 二
设想 三
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？
特点：
◊ 与诱变育种相比，其特点是定__向__改__造__生___物__性__状_。 ◊ 在_分__子___水平上进行操作。
◊ 是否属于可遗传的变异？
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• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
质粒
拟核 大肠杆菌细胞
氨苄青霉素 抗性基因
目的基因插入位点
复制原点
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质粒
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载体应具备的四个条件
(1)能在宿主细胞内稳定保存并自我复制。
(2)有一个至多个限制酶切点，以便与外源基 因连接
(3)具有某些标记基因，以便进行筛选
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小结
基因工程 的工具
限制酶
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
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• 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌
细胞内提取出来
关键步骤二： 抗虫基因与运载体DNA连接
关键步骤三： 抗虫基因导入受体(棉花)细胞
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• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制酶 关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运载工具——运载体
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
片段的3’末端
的羟基上，形成 磷酸二酯键
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三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
1、通常以质粒作为载体 质粒——细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。
裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我 复制能力
2、种类：4000种。
3、作用：识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸
序列，并且使每一条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
4、结果：形成两种末端 黏性末端
精选课件pp平t 末端
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磷 酸 二 酯 键
5
A
4
1
3
2
T
5
4
1
3
2
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什么叫黏性末端？ 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别
GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
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Hale Waihona Puke Baidu
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• 什么叫黏性末端？
限制 酶
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• 什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
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什么叫平末端？
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。
练习
1.以下说法正确的是
（C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形
成氢键
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2.不属于质粒被选为基因运载体的理由 是
D A、能复制