DAN重組技術(shù)的基本工具

專題1基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。教學(xué)目標(biāo)：1、簡述DAN重組技術(shù)所需三種基本工具2、認(rèn)同基因工程的誕生個發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)重點：

DAN重組技術(shù)所需三種基本工具的作用教學(xué)難點：基因工程載體所需具備的條件1DNA重組技術(shù)的基本工具第1節(jié)

楊漢中學(xué)王莉問題探討手術(shù)刀縫合針運輸工具培育抗蟲棉需要哪些基本工具?來源種類作用作用結(jié)果閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1主要從原核生物中分離純化而來已經(jīng)分離出大約4000種1、識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。形成兩種末端：黏性末端或平末端1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵8仔細(xì)觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。尋根問底14類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)2把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點模板作用對象

作用結(jié)果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶Ⅱ的切點。（1）請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。（2）請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接？為什么？

可以連接。因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互補(bǔ)的）小試身手載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運輸車”——運載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)31）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行鑒定和選擇。4）必須是安全的，對受體細(xì)胞無害。5）載體DNA分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1）作為運載工具，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中2）在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制①細(xì)菌的質(zhì)粒②病毒：λ噬菌體衍生物、動植物病毒等。

有標(biāo)記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)?！懵兜摹⒔Y(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質(zhì)粒

實際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。課堂測試1、以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是（）A、基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B、基因工程的目的是人工合成自然界中不存在的新基因C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D、基因工程育種的優(yōu)點之一是定向的使生物產(chǎn)生可遺傳的變異2、下列屬于分子縫合針的是（）①E.ColiDAN連接酶②T4DAN連接酶③DAN聚合酶④解旋酶⑤RAN聚合酶⑥限制酶A、①②③④

B

①②⑤⑥C①②D③⑤3、下列不屬于質(zhì)粒被選為運載體的理由是（）A、能復(fù)制B、有多個限制酶切點C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DAN分子課堂測試1、以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是（D）A、基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B、基因工程的目的是人工合成自然界中不存在的新基因C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D、基因工程育種的優(yōu)點之一是定向的使生物產(chǎn)生可遺傳的變異2、下列屬于分子縫合針的是（C）①E.ColiDAN連接酶②T4DAN連接酶③DAN聚合酶④解旋酶⑤