一基因工程诞生的基础.ppt

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1、一、基因工程诞生的基础：一、基因工程诞生的基础：专题一专题一 基因工程基因工程1、理论基础：、理论基础：2、技术基础（、技术基础（“科技探索之路科技探索之路”）1、理论基础：、理论基础：DNA是遗传物质的证明；是遗传物质的证明；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。遗传密码的破译。2、技术基础：基因转移载体的发现；工具酶的发现；、技术基础：基因转移载体的发现；工具酶的发现；DNA合成和测序技术的发明；合成和测序技术的发明；DNA体外重组的实现；体外重组的实现；重组重组DNA表达实验的成功；表达实验的成功；PCR技术的发明。技术的发明。学习这部分知识后你们

2、有什么感悟：学习这部分知识后你们有什么感悟：没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，基因工程不可能诞生，创新是科学技术发展的不竭动力。基因工程不可能诞生，创新是科学技术发展的不竭动力。已实现的例子很多：我国培育出的已实现的例子很多：我国培育出的抗虫棉；抗虫棉；抗虫棉；抗虫棉；美国一家公司利用大肠杆菌生产胰岛素药品等美国一家公司利用大肠杆菌生产胰岛素药品等美国一家公司利用大肠杆菌生产胰岛素药品等美国一家公司利用大肠杆菌生产胰岛素药品等什么是基因工程？又称什么是基因工程？又称“基基因拼接技术或因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术”专题一专

3、题一 基因工程基因工程那么，什么是拼接？那么，什么是拼接？+可是可是，DNA分子的直径只有分子的直径只有2.0nm,粗细只有粗细只有头发丝的十万分之一，长度也是极其短小的，头发丝的十万分之一，长度也是极其短小的，一般以一般以m为单位，如大肠杆菌的为单位，如大肠杆菌的DNA长度长度为为1.36m.二、二、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具请结合刚才的拼接活动，回忆必修请结合刚才的拼接活动，回忆必修2学习的内容：学习的内容：1、切割、切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）2、DNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）3、基因转移工具（、基因转移工具（“分

4、子运输车分子运输车”）限制性核酸内切酶，功能：限制性核酸内切酶，功能：DNA连接酶，功能：连接酶，功能：识别特定核苷酸序列，并在特识别特定核苷酸序列，并在特定位置切割。定位置切割。将将DNA骨架上的缺口骨架上的缺口“缝合缝合”-运载体运载体二、二、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具（一）（一）限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）1、来源：课本中说、来源：课本中说“主要是从主要是从原核生物原核生物中中 分离纯化出来的分离纯化出来的”,为什么它们有这类酶为什么它们有这类酶？防御工具：限制酶，把防御工具：限制酶，把外源外源DNA切割掉，保护自己。切割掉，保护自己。免疫系统？免

5、疫系统？会以什么防御机制防止侵害？会以什么防御机制防止侵害？为了能适应环境，必需有怎样的进化？为了能适应环境，必需有怎样的进化？提示：提示：原核生物很容易受到自然原核生物很容易受到自然 界外源界外源DNA的入侵，的入侵，如噬菌体侵染细菌。那怎么办？如噬菌体侵染细菌。那怎么办？课本的课本的“寻根问底寻根问底”中问，中问，这类酶的作用是什么？这类酶的作用是什么？2、酶识别的核苷酸序列特点：、酶识别的核苷酸序列特点：3、如何切割如何切割DNA分子：分子：专一性，且大多数由专一性，且大多数由六个核苷酸组成。六个核苷酸组成。4、切割后的切割后的切口切口切口切口类型：类型：（一）（一）限制性核酸内切酶（限

6、制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条两条两条两条单链的切口单链的切口单链的切口单链的切口，伸出的核苷酸伸出的核苷酸伸出的核苷酸伸出的核苷酸，它们之间正好它们之间正好它们之间正好它们之间正好互补配对互补配对互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端。又如：又如：识别识别GGATCC,TGGCCA,上下序列呈什么关系？上下序列呈什么关系？（二）（二）DNA连接酶连接酶1.酶的作用：酶的作用：2、酶的种类及功能区别：、酶的种类及功能区别：（1 1）Ecoli Ecoli

7、DNADNA连接酶连接酶（大肠杆菌）（大肠杆菌）只能只能将双链将双链DNADNA片段互补的片段互补的黏性末端黏性末端之间连接起来。之间连接起来。（2 2）T T4 4 DNADNA连接酶连接酶（噬菌体）（噬菌体）都能连都能连接接黏性末端黏性末端和和平末端，平末端，但连接平末端之但连接平末端之间的效率比较低。间的效率比较低。将双链将双链DNA分子片段分子片段的缺口的缺口“缝合缝合”起来，起来，恢复两个核苷酸之间的恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键。3、DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶的区别：聚合酶的区别：DDN NA A复复制制DNA聚合酶：聚合酶：只能将只能将单个核苷单个核苷酸酸加到已

8、有的加到已有的单链单链核苷酸片段的核苷酸片段的末端，形成磷酸二末端，形成磷酸二酯键酯键,需要模板需要模板。DNA连接酶：连接酶：连接连接两个双链两个双链DNA片段片段的的末端末端，形成，形成磷酸二酯键。磷酸二酯键。不需要模板不需要模板拼接完成后如何导入受体细胞拼接完成后如何导入受体细胞（如受精卵、原核细胞）？（如受精卵、原核细胞）？基因的运载体基因的运载体“分子运输车分子运输车”我们一起来小结我们一起来小结:一、基因工程诞生的基础：一、基因工程诞生的基础：（一）（一）限制性核酸内切酶（限制酶限制性核酸内切酶（限制酶,如如EcoRI等）等）二、二、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1、来

9、源：、来源：2、识别的核苷酸序列特点：、识别的核苷酸序列特点：3、如何切割如何切割DNA分子：分子：4、切割后的切割后的切口切口切口切口类型：类型：主要是从主要是从原核生物中原核生物中专一性专一性;大多数由六个核苷酸组大多数由六个核苷酸组成成切割磷酸二脂键切割磷酸二脂键黏性末端、平末端黏性末端、平末端黏性末端、平末端黏性末端、平末端（二）（二）DNA连接酶连接酶(如如Ecoli等等)1.酶的作用：酶的作用：2、酶的种类及功能区别：、酶的种类及功能区别：有的只能连接有的只能连接黏性末端，黏性末端，有的有的黏性末端黏性末端和和平末端，平末端，都能连接，但连接都能连接，但连接平末端平末端之间的效率比

10、较低。之间的效率比较低。3、与、与DNA聚合酶区别：聚合酶区别：恢复两个核苷酸片段之间的恢复两个核苷酸片段之间的磷酸二酯键磷酸二酯键不需要模板，只不需要模板，只连接连接两个双链两个双链DNA片片段段的的末端末端没有基础理论的研究成果，没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，没有技术方面的创新发明，基因工程不可能诞生基因工程不可能诞生.看一看，同学们学习后的情况：看一看，同学们学习后的情况：1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”（1）主要来源：）主要来源：生物。生物。（2）特点：能够识别）特点：能够识别DNA特定的特定的 ，切开两个切开两个 之间的之间的 。（3）

11、作用结果：产生）作用结果：产生 末端和平末端两种形式末端和平末端两种形式的的DNA片段末端。片段末端。原核生物原核生物核苷酸序列核苷酸序列核苷酸核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键黏性黏性黏性黏性2、DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”（1）种类：）种类：EcoliDNA连接酶连接酶,只能缝合只能缝合DNA的的_；T4 DNA连接酶连接酶,即可缝合即可缝合DNA的的_，又可缝合双链，又可缝合双链DNA的的_,但但_比较低。比较低。（2）作用：将双链）作用：将双链 “缝合缝合”起来，恢起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端

12、黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端平末端平末端效率效率DNA片段末端片段末端磷酸二酯键磷酸二酯键作业：作业：P6的模拟制作的模拟制作“重组重组DNA分子的模拟操作分子的模拟操作”疑问疑问:在必修在必修2，P103中有这样一句：中有这样一句：“两种来源不同两种来源不同的的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，。用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，。”是不是要实现拼接，对两种来源不同的是不是要实现拼接，对两种来源不同的DNA，都要用同种限制酶切割？都要用同种限制酶切割？如果是如果是黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端需需需需同种限制酶切割同种限制酶切割;若是平末端若是平末端若是平末端若是平末端不一定需不一定需不一定需不一定需同种限制酶切割同种限制酶切割