[高一理化生]生物：11《DNA重组技术的基本工具》课件新人教版选修3

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1、 同学们，新的学期，新的希望，新的起点，在这同学们，新的学期，新的希望，新的起点，在这充满希望的季节里，充满希望的季节里，我衷心祝愿同学们在新的学期我衷心祝愿同学们在新的学期身体健康、生活愉快身体健康、生活愉快(ykui)、学习进步！、学习进步！第一页，共43页。基因工程基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)的产物的产物第二页，共43页。基因工程基因工程(jyn(jyn gngchngngchng)g)专题专题(zhunt)1第三页，共43页。1、概念、概念(ginin):基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计计(shj)，并通过

2、体外，并通过体外DNA重组和转基因等技术，重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们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。由于基因工程是需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在在DNA分子水平上进行设计分子水平上进行设计(shj)和施工的，因和施工的，因此又叫做此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。重组技术或基因拼接技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取种基因提取(复制复制)出来，加以修饰改造，然后放到出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的

3、遗传特性。另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传特性。一、基因工程一、基因工程(jyn gngchng)的概念的概念第四页，共43页。2 2、场所、场所(chn(chn su):su):生物体外生物体外3、基因工程的最终、基因工程的最终(zu zhn)目的目的:定向改造定向改造(gizo)生物的遗传生物的遗传性状性状4、基因工程的主要目的基因工程的主要目的:定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因产物产物5、实质：、实质：基因重组基因重组6、结果：、结果：获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基

4、因产物第五页，共43页。1基因工程是指按照人们的意愿(yyun)，在水平，进行严格的设计，通过和等技术，赋予生物以，创造出更符合。它也叫。DNA分子(fnz)DNA重组(zhnz)转基因转基因新的遗传特性新的遗传特性人们需要的新的生人们需要的新的生物类型和生物产品。物类型和生物产品。DNA重组技术重组技术或基因拼接技术。或基因拼接技术。第六页，共43页。基因基因(jyn)(jyn)拼接技术或拼接技术或DNADNA重重组技术组技术生物体外生物体外基因基因工基因基因工程的别名程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象(duxing)(duxing)操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果DN

5、ADNA分子分子(fnz)(fnz)水平水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基因工程的概念基因工程的概念第七页，共43页。二、二、DNA 重组技术的基本重组技术的基本(jbn)工具工具“分子分子(fnz)手术刀手术刀”限制酶限制酶“分子分子(fnz)缝合针缝合针”DNA连接酶连接酶“分子运输车分子运输车”（运（运载体载体）基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 第八页，共43页。识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸序列，分子的某种特定的核苷酸

6、序列，并且使每一条链中特定部位的两个并且使每一条链中特定部位的两个并且使每一条链中特定部位的两个并且使每一条链中特定部位的两个(lin)(lin)核苷酸之间的磷酸二酯键断开核苷酸之间的磷酸二酯键断开核苷酸之间的磷酸二酯键断开核苷酸之间的磷酸二酯键断开.（特异性）（特异性）（特异性）（特异性）原核原核原核原核(yun h)(yun h)生物（微生生物（微生生物（微生生物（微生物）物）物）物）4000种。种。1、来源：、来源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成形成形成形成(xngchng)(xngchng)两两两两种末端种末端种末端种末端三、三、三、三、“分子手术刀分子手术

7、刀分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶粘性末端粘性末端平末端平末端5、例子：、例子：EcoR（大肠杆菌限制酶）、（大肠杆菌限制酶）、Sma6、特点：、特点：一种一种限制酶只能识别一种特定的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列核苷酸序列并且能在并且能在并且能在并且能在特定的切点上切割特定的切点上切割特定的切点上切割特定的切点上切割DNADNA分子分子分子分子(酶的专一性酶的专一性)第九页，共43页。黏性末端黏性末端(m dun)和平末端和平末端(m dun)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将将DNA的两条链分别的

8、两条链分别(fnbi)切开时，产生切开时，产生的是黏性末端。而当限制酶在它识别序列的的是黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。中心轴线处切开时，产生的则是平末端。第十页，共43页。大肠杆菌的一种限制酶（大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别能识别(shbi)GAATTC序列，并在序列，并在G和和A或或A与与G之间切开。之间切开。SmaI识别识别(shbi)CCCGGG序列序列,并在并在C和和G或或G与与C之之间切开。间切开。限限制制(xinzh)酶酶第十一页，共43页。限限限限制制制制(x(xininzhzh)酶酶酶酶什么什么(shn me)叫黏性末叫黏性末端？

9、端？第十二页，共43页。什么什么(shn me)叫黏性末叫黏性末端？端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补补(h b)配对，这样的切口叫黏性末端。配对，这样的切口叫黏性末端。第十三页，共43页。什么什么(shn me)叫平末叫平末端？端？当限制酶从识别序列的中心轴线处当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的切开时，切开的DNADNA两条单链的切口两条单链的切口(qi(qi ku)ku)，是平整的，这样的切口，是平整的，这样的切口(qi ku)(qi ku)叫叫平末端。平末端。第十四页，

10、共43页。第十五页，共43页。限制限制(xinzh)酶的识别酶的识别序列：序列：Go backGo back能被限制性内切酶特能被限制性内切酶特异性识别的切割异性识别的切割(qig)部位都具有部位都具有回文序列：在切割回文序列：在切割(qig)部位，一条部位，一条链正向读的碱基顺序链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的与另一条链反向读的顺序完全一致。顺序完全一致。第十六页，共43页。课堂课堂(ktng)反聩反聩1.下图示限制酶切割下图示限制酶切割DNA分子的过程：从图中可知，该限分子的过程：从图中可知，该限制酶能识别的酶基序列及切点是制酶能识别的酶基序列及切点是（）A、CTTAAG，切点在，切点

11、在C和和T之间之间 B、CTTAAG，切点在，切点在G和和A之间之间C、GAATTC，切点在，切点在G和和A之间之间 D、GAATTC，切点在，切点在C和和T之间之间C C第十八页，共43页。四、四、四、四、“分子分子分子分子(fnz)(fnz)缝合针缝合针缝合针缝合针”DNA”DNA连接酶连接酶连接酶连接酶1、种类、种类(zhngli)：2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键 作用作用:将双链将双链 DNA片段片段“缝合缝合”起来，恢复起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

12、键,这样这样(zhyng)一个重组的一个重组的DNA分子就形分子就形成了。成了。第十九页，共43页。第二十页，共43页。第二十一页，共43页。可把黏性末端之间的缝隙可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合(fngh)”起来，起来，Ecoli DNAEcoli DNA连接酶或连接酶或连接酶或连接酶或T T4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶即恢复即恢复即恢复即恢复(huf)(huf)被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键第二十二页，共43页。T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙

13、连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合缝合(fngh)”起来，但效率较低起来，但效率较低T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶第二十三页，共43页。3、EcoliDNA连接酶与连接酶与T4DNA连接酶比较连接酶比较(bjio)：类型EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶T4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶来源来源来源来源(liyu(liyun)n)功能功能(gngnng)大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌T4 4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸磷酸磷酸二酯键二酯键二酯键二酯键只能连接只能连接黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端能连接能连接能连接能连接黏性末端黏性末

14、端和和平平平平末端末端末端末端(效率较低效率较低)相同点相同点差别差别差别差别（二）（二）“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶第二十四页，共43页。DNA聚合酶DNA连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点寻根问底寻根问底(xn gn wn d)DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事聚合酶是一回事(hu sh)吗吗?为什么为什么?1)1)只能将单个核苷酸连只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段接到已有的核酸片段(pin dun)(pin dun)上，形成磷上，形成磷酸二酯键酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键1)1)在在两个两个DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二

15、酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，将将将将单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸通过磷酸二通过磷酸二酯键酯键连接成一条互补的连接成一条互补的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两个两个缺口同时连接缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板Go on第二十五页，共43页。DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链 双链双链 单链单链连接部位连接部位两两DNA片段之间的片段之间的磷酸二酯键磷酸二酯键将游离的脱氧核将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二苷酸通过磷酸二酯键连接起来。酯键连接起来。寻根问底寻根问底(xn gn wn d)：DNA连接酶和连接酶

16、和DNA聚合酶是一回事聚合酶是一回事(hu sh)吗？为什吗？为什么？么？第二十六页，共43页。限制酶DNA解旋酶区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNA解旋酶的区别解旋酶的区别(qbi)切割特定切割特定(tdng)(tdng)的核苷的核苷酸序列的磷酸二酯键酸序列的磷酸二酯键将将DNADNA两条链的氢键两条链的氢键(qn jin)(qn jin)打开形成打开形成两条单链两条单链第二十七页，共43页。50.据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）A.限制性内切酶可以切断限制性内切酶可以切断a处，处，DNA连接连接(linji)酶可以酶可以连接连接(

17、linji)a处处B.DNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接(linji)a处处C.解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开D.连接连接(linji)C处的酶可以为处的酶可以为DNA连接连接(linji)酶酶D第二十八页，共43页。五、基因进入受体细胞的载体五、基因进入受体细胞的载体(zit)-“分子运输车分子运输车”要让一个要让一个(y)从甲生物细胞内取出来从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，还要将这个的基因在乙生物体内进行表达，还要将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。送入细胞的工具就是运载体。第二十九页，共43页

18、。常用常用(chn yn)的运的运载体：质粒载体：质粒能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因因(jyn)一一起复制起复制有切割有切割有切割有切割(qig)(qig)位点位点位点位点有标记基因的有标记基因的存在，可用含存在，可用含氨苄青霉素的氨苄青霉素的培养基鉴别培养基鉴别第三十页，共43页。五、“分子运输车”基因进入(jnr)受体细胞的载体运载体需具备的四个条件：有1多个不同的限制酶切点对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制(fzh)、表达（能在宿主细胞内复制(fzh)并稳定地保存）具有某些标记基因，便于筛选常用运载体：细菌的质粒 噬菌体衍生物 （3）动植物病毒第三十一页，共43

19、页。3、质粒的特点、质粒的特点(tdin):质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌(xjn)拟核拟核DNA之外之外,并具有自我复制能力的双链环状并具有自我复制能力的双链环状DNA分子分子4、是不是所有的质粒都可以、是不是所有的质粒都可以(ky)用作运载用作运载体？体？不是。天然的质粒不能用作运不是。天然的质粒不能用作运载体,作为运运载体都是人工改造过的.第三十二页，共43页。例题(lt)分析（一）农业上大量使用化肥存在许多负面影响，生物固氮已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。（1）与人

20、工合成NH3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质的化学(huxu)本质是 。酶酶蛋白质蛋白质第三十三页，共43页。例题(lt)分析（二）干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05g干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，然后移植(yzh)到酵母菌内，从而用酵母菌来_。（2）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本也

21、较低。基因基因(jy(jyn)n)产生产生干扰素干扰素出芽出芽干扰素干扰素第三十四页，共43页。随堂练习(linx)：1、关于限制酶的说法、关于限制酶的说法(shuf)中，正确中，正确的是（的是（）A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序碱基序 列列B、EcoRI切割的是切割的是GA之间的氢键之间的氢键C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNA分子，分子，只切只切 割外源割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中答案答案(d n)：C第三十五页，共43页。2.（多选）有关基因工程的叙述中，错误(cuw)的是A、基因工程技术能定向地改造生

22、物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体答案答案(d n)：BD第三十六页，共43页。3.下列四条下列四条DNA分子，彼此间具有分子，彼此间具有(jyu)粘性末端的一组是粘性末端的一组是 A B C D答案答案(d n)：D第三十七页，共43页。7在在DNA 测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限制位点在制位点在 DNA上定位，使其成为上定位，使其成为 DNA 分子中的物理参分子中的物理参照点。这项工作叫做照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建限制酶图谱的构建”。假设有以。假设有以下

23、一项实验：用限制酶下一项实验：用限制酶 Hind，BamH和二者的混和二者的混合物分别降解一个合物分别降解一个 4kb（1kb即即1千个碱基对）大小的千个碱基对）大小的线性线性DNA 分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析(fnx)，这两种限制性内切酶在该，这两种限制性内切酶在该DNA 分子上的限制分子上的限制位点数目是以下哪一组？位点数目是以下哪一组？AHind1个，个，BamH2 个个 BHind2个，个，BamH3个个CHind2个，个，BamH1 个个 DHin

24、d和和BamH各有各有2 个个A第三十八页，共43页。10、限制性内切酶能识别特定的、限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同序列并进行剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现以的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现以3种种不同的限制性内切酶对一不同的限制性内切酶对一6.2kb大小的线状大小的线状DNA进行剪切后。进行剪切后。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。请问请问(qngwn)：3种不同的限制性内切酶在此种不同的限制性内切酶在此DNA片段上相片段上相应切点的位置（应切点的位置（）D第三十九页，共43页。

25、2和7能连接(linji)形成ACGTTGCA；4和8能连接(linji)形成GAATTCCTTAAG；3和6能连接(linji)形成GCGCCGCG；1和5能连接(linji)形成CTGCAGGACGTC。思考思考(sko)与探究与探究:1第四十页，共43页。2、天然的、天然的DNA分子分子(fnz)可以直接用做基可以直接用做基因工程载体吗？为什么？因工程载体吗？为什么？提示：提示：提示：提示：基因工程中作为载体使用的基因工程中作为载体使用的基因工程中作为载体使用的基因工程中作为载体使用的DNADNA分子很多都是质粒分子很多都是质粒分子很多都是质粒分子很多都是质粒（plasmidplasmi

26、d），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体DNADNA之外的之外的之外的之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNADNA分子。分子。分子。分子。是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？不是不是不是不是(b shi)(b shi)，作为基因工程使用的载体必需满足以下条，作为基因工程使用的载体必需满足以下

27、条，作为基因工程使用的载体必需满足以下条，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：件：件：件：思考思考(sko)与探究与探究 P7第四十一页，共43页。3、DNA连接连接(linji)酶有连接酶有连接(linji)单单链链DNA的本领吗？的本领吗？迄今为止，所发现的迄今为止，所发现的DNADNA连接酶都不连接酶都不具有连接单链具有连接单链DNADNA的能力的能力(nngl)(nngl)，至于原，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链接单链DNADNA的酶。的酶。思考思考(sko)与探与探究究 P7第四十二页，共43页。内容(nirng)总结同学们，新的学期，新的希望，新的起点，在这充满希望的季节里，我衷心祝愿同学们在新的学期身体健康、生活愉快、学习进步。基因拼接技术或DNA重组(zhn z)技术。“分子手术刀”限制酶。“分子缝合针”DNA连接酶。基因进入受体细胞的载体。将DNA两条链的氢键打开形成两条单链。A.限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处。AHind1个，BamH2 个。BHind2个，BamH3个第四十三页，共43页。