选修3基因工程的概述苏教版

HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ
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识别DNA特定的序列,使DNA分子链 的固定部位分开。
.
磷酸 二酯键
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SmaⅠ
平末端
平末端
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
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EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
重复演示
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HindⅡ GTCGAC CAGCTG
Bam HⅠ GGATCC CCTAGG
5.不属于质粒被选为基因运载体的理由是( A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNA
D
感受高考
1.已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中 箭头所指。如果在该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则 会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分 子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上 讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段 种类数是 (全国理综4)
C A ．3 B ．4 C ．9 D．12
本节内容小结：

1.知识梳理：


DNA重组技术的基本工具：
①限制酶（分子手术刀）：识别特定的核苷酸序列并切割两核苷酸之间 的磷酸二酯键； ②DNA连接酶（分子缝合针）：连接两核苷酸之间的磷酸二酯键；


③基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：最常用的是细菌质粒，还 有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
质粒
２、工具酶的发现——基因是可切割的。
限制性 内切酶
科技探索之路 ４、DNA体外重 组的实验
伯
格
DNA合成仪
３、DNA合成和 测序技术的发明
5、1988年， 美 K.Mullis发明PCR技术
6、第一例转基因动物和转基因植物问世——1980 科学家通过显微 注射培育出世界第一个转基因小鼠。1983，科学家采用农杆菌转化 法，培育出世界上第一例转基因烟草。
二、“分子缝合针” —— DNA连接酶
①作用: 把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖 和磷酸连接起来. ②作用原理： 催化磷酸二酯键形成
E· coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
T4DNA连接酶
转 基 因 技 术
甲生物
取出优秀 基因 “剪切” “拼接”
乙生物
表达
新类型
新的生物产品
基 因 敲 除 技 术
生物
敲 除 不 利 基 因
新类型
新的生物产品
第一节
基因工程的概述
一、 什么是基因工程 又叫基因拼接技术或DNA重组技术。指在体外 通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基 因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并使 重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因 产物的技术。
基因决定性状（二）
家蚕能够吐出蚕丝为人类利用
基因决定性状（三）
豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮
定向基因改造设想
设想一
设想二
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？
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰 素等珍贵的药物？
设想三
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。
GTC GAC CAG + CTG
G + GATCC G CCTAG
平端切口
粘端切口
思考?
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？ 可产生几个黏性(平)末端？ 要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样 呢？ 会产生相同的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末 端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。
⒉种类与命名：
现在已经从约 300 种微生物中分离出了约 4000 种限制性内切酶 ( 限制酶)。 SmaⅠ 粘质沙雷氏杆菌 （Serratia marcesens） EcoRⅠ
大肠杆菌 （Escherichia coli R）
练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离 到3种限制酶，则分别命名为:
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较 低
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA聚合酶
化学本质 蛋白质
磷酸二酯键
DNA连接酶
蛋白质
磷酸二酯键
作用部位 模板
（单个脱氧核苷酸 +片段）
（DNA双链片段
DNA双链片段）
+
需要（DNA一条 链）
不需要
3、运载体（运载工具）——载基因进入受体细胞
“分子运输车”——质粒
质粒：裸露、结构简单、独立于 细菌染色体之外，具有自我复 制能力的双链环状DNA分子。
运载体的特点
1、分子量相对较小，至少有一个（多个）限制酶切割位点，供外 源DNA片段插入其中。
2、重组运载体进入受体细胞后（或整合到染色体、DNA上），在 受体细胞存在并进行自我复制。 3 、有特殊的遗传标记基因，如抗四环素、氨苄青霉素等标记基 因，供重组DNA的鉴定和选择。
基因拼接技术、DNA重组技术等 别 名 生物体外 操作环境 基因 操作对象
操作水平
基本过程 结 果
DNA分子水平 剪切、拼接、导入、表达
获得人类所需的基因产物
二、基因工程的发展
生物化学 分子生物学
催生
微生物学
在基因工程诞生的道路上，出现那些理论基础和技术呢？
科技探索之路
（一）基因工程的理论发展
①‥ ‥CTGCA ‥ ‥G ④‥ ‥G ‥ ‥CTTAA ⑥‥ ‥GC ‥ ‥CG ②‥ ‥AC ‥ ‥TG ⑤ ⑦GT‥ ‥ CA‥ ‥ ③GC‥ ‥ CG‥ ‥ G‥ ‥ ACGTC‥ ‥ ⑧AATTC‥ ‥ G‥ ‥
4、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因 的DNA片段，需使用（ ） A A.同种限制酶 C.同种连接酶 B. 两种限制酶 D. 两种连接酶 )
一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 原核生物 ⒈主要来源：


⒉种类与命名：
⒊作用特点： 识别特定核苷酸序列 ,切断磷酸二酯键
具有特异性。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能 在特定的切点上切割DNA分子

4.限制酶识别序列
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成

5.作用结果：产生黏性末端或平末端
总结
DNA重组技术的三件工 具： 限制性内切酶、 DNA连接酶、 运载体。
质粒
目的基因
限制性内 切酶
连接酶
重组质粒
练习巩固
1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技
术 —— 基 因 工 程 ， 实 施 该 工 程 的 最 终 目 的 是 [ ] C
A B
定向提取生物体DNA分子
定向地对DNA分子进行“剪切”
实现了一种生物 的某些性状在另一 种生物中表达；
三、基因工程的工具------酶和载体
问题探讨：
苏云金芽孢杆菌 毒蛋白
苏云金芽孢杆菌含有一种可以 合成毒蛋白的基因。
让细菌的毒蛋白基因在棉花 细胞中表达，可培育出抵抗棉铃 虫害的抗虫棉。 想一想需要做哪些关键工作？
普通棉花 抗虫棉
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
⒈自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况？ ⒉动物容易让外来DNA侵入自身而得以遗传吗？ 为什么？ ⒊单细胞生物，容易遭到入侵吗？ ⒋单细胞生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的酶来防范。这些酶应该 有什么特点？
可能酶能识别外来侵入的DNA并将其 分解，而对自身的DNA不能起作用。
“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
C
D
定向地改造生物的遗传性状
在生物体外对DNA分子进行改造
2、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目
的基因的载体[
A C
]
D
细菌质粒
B 噬菌体
动植物病毒 D 细菌核区的DNA
3、限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四 种不同限制酶切割形成的DNA片段,你能用DNA连接酶将它 们连接起来吗？
关键步骤三：
• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提 取出来
“分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶
关键步骤二：
抗虫基因与棉花DNA“缝合”
“分子缝合针”—— DNA连接酶
关键步骤三：
抗虫基因进入棉花细胞
“分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体
思考：
1、DNA是遗传物 质的证明（艾弗里）
1943 美 Avery 肺 炎双球菌的转化实 验等。
科技探索之路 2、DNA双螺旋结构 和中心法则的确立
沃森、克里克
梅塞尔译 遗 传 密 码 表
科技探索之路
（二）基因操作的技术发明
１、基因转移载体的发现 —— 基因是可以转移的。
选修三 现代生物科技专题
第一章：基因工程
第二章：细胞工程
第三章：胚胎工程
第四章：生态工程
基因工程
科技探索之路： 1.1 DNA重组技术的基本工具 1.2 基因工程的基本操作程序 1.3 基因工程的应用 1.4 蛋白质工程的崛起
引入
基因决定性状（一）
青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素
苏云金芽孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性) 转基因棉花含抗虫基因 转基因棉花有抗虫特性