【课件】重组DNA技术的工具 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、基因工程：基因工程是指按照人们的愿望，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，因此又叫作重组DNA技术。(1)操作环境：；(2)操作技术：等技术；(3)操作结果：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；(4)操作水平：水平；(4)操作对象：；(5)遗传学原理。转基因生物体外DNA分子 DNA 基因重组基 因 工 程 发 展 历 程 见 教 材P68-691、不同生物的基因为什么能拼接？(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(2)DNA分子都遵循碱基互补配对原则。(3)

2、双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。2、外源基因为什么能在受体细胞中表达？(1)基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。(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。基因工程诞生的理论基础 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”。那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？从 社 会 中 来主要内容限 制 性

3、内 切 核 酸 酶“分 子 手 术 刀”基因进入受体细胞的载体“分子运输车”D N A连 接 酶“分 子 缝 合 针”限制性内切核酸酶“分子手术刀”一1.概念：切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，又称限制酶。（合成场所：合成原料：。限制酶不是一种酶，而是一类酶）核糖体 氨基酸2来源：主要从原核生物中分离纯化出来的。3.作用特点：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。4.作用结果：产生黏性末端或平末端。5353TAGGTATCCA磷 酸二 酯 键限制酶名字的由来见教材P72资 料 卡根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？切割外源

4、DNA使之失效，以保证自身安全。EcoR I(在G与A之间切割)55335533黏性末端平末端Sma I(在G与C之间切割)中 轴 线中 轴 线酶切一次，断开2个磷酸二酯键；产生2个黏性 末 端 或 平 末 端。D N A连 接 酶“分 子 缝 合 针”二1.概念：能够将两个DNA片段连接起来的酶，称之为DNA连接酶。2.实质：恢复被限制酶切开的磷酸二酯键（作用部位）。（效率相对较低）D N A连 接 酶“分 子 缝 合 针”二3.DNA连接酶的种类和特点。黏性末端大肠杆菌T4噬菌体平黏性末端1.概念：能够将两个DNA片段链接起来的酶，称之为DNA连接酶。2.实质：恢复被限制酶切开的磷酸二酯键

5、（作用部位）。D N A连 接 酶“分 子 缝 合 针”二DNA连接酶和DNA聚合酶的比较比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶相同点 作用实质不同点模板作用对象作用结果用途都 能 催 化 形 成磷 酸 二 酯 键不 需 要形成完整的重组DNA分 子 形 成D N A的 一 条 链基 因 工 程 D N A复 制只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键需 要D N A的 一 条 链 作 模 板D N A连 接 酶“分 子 缝 合 针”二几 种 相 关 酶 的 比 较名称 作用部位 作用结果限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成两个片段DNA连接酶 磷酸

6、二酯键 将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶 磷酸二酯键 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶 碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链基因进入受体细胞的载体“分子运输车”三1.作用：将外源基因送入受体细胞，在受体细胞内对目的基因进行大量复制。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。2.种类：质粒、动植物病毒、噬菌体。基因进入受体细胞的载体“分子运输车”三1.作用：将外源基因送入受体细胞，在受体细胞内对目的基因进行大量复制。2.种类：质

7、粒、动植物病毒、噬菌体。细胞膜上的载体与基因工程中的载体不同(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能不是生物，如质粒(DNA)，也可能是生物，如噬菌体、动植物病毒等。(2)功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的载体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。基因进入受体细胞的载体“分子运输车”三1.作用：将外源基因送入受体细胞，在受体细胞内对目的基因进行大量复制。2.种类：质粒、动植物病毒、噬菌体。3.条 件：(1)具 有一 个 至 多 个 限 制 酶 切 割 位 点，供 外 源D N A片 段 插 入 其 中。(2)能 在 受

8、 体 细 胞 中 进 行自 我 复 制，或 整 合 到 受 体D N A上，随 受 体D N A同 步 复 制。(3)具 有标 记 基 因（如 四 环 素 抗 性 基 因，氨 苄 青 霉 素 抗 性 基 因），便于重组DNA分子的筛选。真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。基因进入受体细胞的载体“分子运输车”三 思 考讨 论 重 组D N A分 子ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATACTATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAG

9、GTATG ATAGCATGCTATCCATG AATTCGGCATACTATCGTACGATAGGTACTTAA GCCGTATG AATTCTCGGTATG GAGCCATACTTAAATAGCATGCTATCCATGAATTCTCGGTATGAATTCGGCATACTATCGTACGATAGGTACTTAAGAGCCATACTTAA GCCGTATG 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”三思 考讨 论 重 组D N A分 子1.剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”？剪刀代表限制酶；透明胶条代表DNA连接酶。2.你制作的黏性末端的碱基能不能互补配对？如果不能，可能是什么原因造成的？如果制

10、作的黏性末端的碱基不能互补配对可能是剪切位点或连接位点选得不对，也可能是其他原因。3.你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？不能，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。探 究 实 践 D N A的 粗 提 取 与 鉴 定1原理(1)提取思路DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。(2)提取原理DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。(3)鉴定原理在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。探

11、究 实 践 D N A的 粗 提 取 与 鉴 定2DNA粗提取的实验过程(1)称取约30 g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨。(2)在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4冰箱中放置几分钟后，再取上清液。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中，在1 500 r/min的转速下离心5 min，再取上清液放入烧杯中。探 究 实 践 D N A的 粗 提 取 与 鉴 定2DNA粗提取的实验过程(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的体积分数为95%的酒精溶液，静置23 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分；或者将溶液倒入塑料离心管中，在10 000 r/min的转速下离心5 min，弃上清液，将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。探 究 实 践 D N A的 粗 提 取 与 鉴 定3DNA的鉴定取两支20 mL的试管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5 min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。实 验 组 实 验 组水浴加热对 照 组 对 照 组探 究 实 践 D N A的 粗 提 取 与 鉴 定