現(xiàn)代生物科技之基因工程

選修三現(xiàn)代生物科技專題專題一基因工程專題二細(xì)胞工程專題三胚胎工程專題四生物技術(shù)的安全性和倫理問題專題五生態(tài)工程1選修三現(xiàn)代生物科技專題教學(xué)目標(biāo)：簡述DNA重組技術(shù)所需要三種工具的作用；認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)重點(diǎn)：DNA重組技術(shù)所需要三種工具的作用教學(xué)難點(diǎn)：基因工程載體需要具備的條件課時(shí)安排：共3課時(shí)234專題一什么叫基因工程？基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，在DNA分子水平上進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(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。5一、基因工程的概念1、原理：2、操作水平：3、又稱：4、優(yōu)點(diǎn)：基因重組DNA分子水平DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)⑴定向改造生物性狀⑵克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙⑶育種周期短6

艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。二、基因工程的誕生P2-3（一）基礎(chǔ)理論：7沃森、克里克建立了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型8梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制9科技探索之路克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制10

1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。111)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4)DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)5)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6)第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世7)PCR技術(shù)的發(fā)明（二）技術(shù)發(fā)明：12三、

DNA重組技術(shù)的基本工具基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)13基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：在以上過程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么？普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因通過運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性14解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞“分子手術(shù)刀”——

限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體15三、

DNA重組技術(shù)的基本工具㈠限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”①來源：主要從原核生物中分離純化出來。②種類：已從近300種微生物中分離出4000種限制酶。③作用：1.能識(shí)別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列2.使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。16磷酸二酯鍵：磷酸二酯鍵5ˊ

3ˊ

3ˊ5ˊ17磷酸二酯鍵：一個(gè)核苷酸核糖上第3位的羥基與下一個(gè)核苷酸核糖上第5位的磷酸羥基脫水縮合成酯鍵，該酯鍵稱又3,5磷酸二酯鍵。18㈠限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”④作用特點(diǎn)：具有特異性（專一性）。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子，⑤限制酶的識(shí)別序列：大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，少數(shù)的識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成19限制酶介的識(shí)別肆序列：20Eco箱RI限制酶的嚇切割：中軸線在G與A之間切功割大腸桿壁菌的一亮種限制味酶(Eco順RⅠ)只能識(shí)別GAAT鼠TC序列，并在G和A之間切素開。21Eco遵RⅠ黏性末端黏性末永端22EcoR闖I限制酶暗的切割辰：中軸線黏性末端黏性末端在G與A之間切割大腸桿菌谷的一種限杏制酶(Eco旅RⅠ)只能識(shí)陡別GAA播TTC序列，并在G和A之間切開吃。23CCCG

GGGGGCCCSmaI剪限制酶的頌切割：只能識(shí)別CCCG逼GG序列，并在C和G之間切銀開。中軸線24Sma襲Ⅰ平末端碗平末端25CCCG

GGGGGCCCSmaI閃限制酶的碗切割：只能識(shí)別CCCG師GG序列，并在C和G之間切朵開。中軸線CCCG

GGG

GGCCC26CCCG

GGGGGCCCSmaI利限制酶的拴切割：只能識(shí)宰別CCC狠GGG序列，并在C和G之間切獻(xiàn)開。中軸線CCCG

GGG

GGCCC平末端平末端27⑥限制酶調(diào)的作用結(jié)悄果：產(chǎn)生黏性末驢端或平末端。28限制酶濁所識(shí)別南的序列嘆有什么留特點(diǎn)？限制酶蹈所識(shí)別恩的序列墻，無論憲是6個(gè)堿基乞還是4個(gè)堿基很，都可怕以找到一凳條中心孫軸線(如圖)，中軸線兩側(cè)頭的雙鏈DNA上的堿基是反向村、對(duì)稱秋、重復(fù)滑、互補(bǔ)魄排列的速。29你能推還測限制噴酶存在霉于原核售生物中發(fā)的作用劣是什么庸嗎？P4原核生物飄易受自然錢界外源DNA的入侵，但生物在長期的略進(jìn)化過程鍬中形成了種一套完善即的防御機(jī)制，以防勉止外來病掀原物的侵譽(yù)害。限制酶就是細(xì)菌的一轎種防御性工樓具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)薪，會(huì)利用限把制酶將外源DNA切割掉，以保證闊自身的安全。所窩以，限制忽酶在原核鵲生物中主澇要起到切割外源DNA、使之失近效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。30要想獲察得某個(gè)李特定性且狀的基般因必須表要用限死制酶切幾個(gè)切妖口？可產(chǎn)緊生幾個(gè)黏跟性(平)末端？要切兩騎個(gè)切口解，產(chǎn)生哭四個(gè)黏等性(平)末端。如果把絮兩種來蒸源不同卵的DNA用同一種膊限制酶來切割，會(huì)談怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生涌相同的蘇黏性(平)末端，然賽后讓兩者怨的黏性(平)末端黏萬合起來焦，就似倡乎可以嚴(yán)合成重旗組的DNA分子了部。31①作用（二）“分肌子縫合區(qū)針”—白—DN嶺A連接霧酶把切下來急的DNA片段拼接成鑼新的DNA，即將脫氧核糖睬和磷酸連接起吳來.②作用原糧理催化磷棍酸二酯叉鍵形成32GAATTCCTTAAG33AATTCGGCTTAA34AATTCGGCTTAA35GAATTCCTTAAG36GAATTCCTTAAG37GAATTCCTTAAG38③類型二“分子共縫合針廳”——挑DNA遣連接酶類型來源功能相同點(diǎn)差別E·co里liDN柔A連接酶T4DNA黑連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連斤接黏性肺末端能連接黏性末端和平末端(效率較慮低)39可把黏性宏末端之間夏的縫隙“縫校合”起來，E·c崗oli賞DN披A連接酶紋或T4DNA連接酶即恢復(fù)迎被限制繡酶切開兇的兩個(gè)點(diǎn)核苷酸枯之間的磷酸二購酯鍵40T4DNA連接酶DNA旋連接酶柜與DN蕉A聚合料酶是一纏回事嗎派？T4DNA連接酶還可把平末端贏之間的潔縫隙“霜縫合”起來，但饒效率較低41DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別相同點(diǎn)尋根問專底DNA連接酶與DNA聚合酶是譯一回事嗎?為什么?只能將單個(gè)核碑苷酸連接到已貨有的DNA片段上浴，形成禿磷酸二忠酯鍵形成磷酸二猛酯鍵在兩個(gè)DNA片段之態(tài)間形成磷酸蠢二酯鍵42（三）“臉分子運(yùn)輸耀車”——粱運(yùn)載體3、種類：1、需要箏具備的條挑件：（1）在杜受體細(xì)胞督中穩(wěn)定存營在，能自境我復(fù)制（2）有荒一個(gè)或多蛾個(gè)切割位興點(diǎn)（3）藍(lán)有標(biāo)記櫻基因（4）秘對(duì)受體混細(xì)胞無碰害質(zhì)粒、λ瘋噬菌體衍愉生物、動(dòng)婚植物病毒拐等2、載茫體的作喘用將外源穴基因送林入受體仆細(xì)胞。43最常用牲的質(zhì)?！竽c桿校菌的質(zhì)鬼粒試分析其離作為載體晌的優(yōu)點(diǎn)？44小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存絲式在于原胸核生物廉中具有專一提性(識(shí)別序芬列)切開DNA分子的磷縱酸二酯鍵DNA連接酶連接磷詢酸二酯麗鍵種類E.c型oli勢DNA連接酶T4DNA連接酶運(yùn)載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡愧單,大盜小適中能在宿主噸細(xì)胞中自我復(fù)制蘭并穩(wěn)定冠存在具一個(gè)或多個(gè)限怒制酶切巖位點(diǎn)具標(biāo)記基仙因質(zhì)粒、λ噬菌體邪衍生物、動(dòng)植物紛病毒45補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)柴：1.原核細(xì)胞消的基因結(jié)返構(gòu)非編碼區(qū)非編碼吊區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上題游編碼區(qū)距下游與RNA聚合酶結(jié)融合位點(diǎn)啟動(dòng)子終止子啟動(dòng)子：位于基貍因首端據(jù)一段能糖與RNA聚合酶結(jié)犁合并能起殊始mRNA合成的序牲列。沒有罪啟動(dòng)子，匙基因就不旦能轉(zhuǎn)錄。終止子：位于基因剩的尾端的皺一段特殊膛的DNA片斷，它檔能阻礙RNA聚合酶的級(jí)移動(dòng)，并界使其從DNA模板鏈索上脫離壤下來，霉使轉(zhuǎn)錄橫終止。RNA聚合酶:能夠識(shí)漫別啟動(dòng)霉子上的泰結(jié)合位報(bào)點(diǎn)并與埋其結(jié)合愧的一種底蛋白質(zhì).(以模板音轉(zhuǎn)錄然暮后脫落)46①不能罩轉(zhuǎn)錄為駱信使RNA，不能蒜編碼蛋砌白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)侵錄相應(yīng)處的信使RNA，能編碼律蛋白質(zhì)編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細(xì)暫胞的視基因結(jié)楚構(gòu)②有調(diào)控挨遺傳信息刪表達(dá)的核苷酸序箱列，在廳該序列就中，最重要的名是位于編菌碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)心合位點(diǎn)。非編碼叮區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)必上游編碼區(qū)符下游啟動(dòng)子終止子47編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子外顯子能夠編皆碼蛋白涌質(zhì)的序唱列叫做勁外顯子不能夠置編碼蛋垃白質(zhì)的伴序列叫轟做內(nèi)含全子啟動(dòng)子終止子編碼區(qū)訊上游編碼區(qū)僻下游內(nèi)含子危：外顯子：補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：2.真核細(xì)奸胞的基事因結(jié)構(gòu)48真核細(xì)胞襖的基離因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼畫區(qū)外顯子縮慧：能編或碼蛋白觸質(zhì)的序才列內(nèi)含子士：不能他編碼蛋虛白質(zhì)的臂序列：有調(diào)酒控作用哈的核苷院酸序列歸，包括位于嶺編碼區(qū)上劑游的RNA聚合酶毀結(jié)合位給點(diǎn)等。非編碼序粥列：包括非編葉碼區(qū)和內(nèi)做含子49原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點(diǎn)都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的原核細(xì)帽胞與真左核細(xì)胞擁的基因腦結(jié)構(gòu)比嚴(yán)較思考編碼相金同數(shù)目輔氨基酸咱的蛋白押質(zhì)，原灑核細(xì)胞跨與真核犁細(xì)胞基蔽因結(jié)構(gòu)慨一樣長謊嗎？連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼50作業(yè)：基訓(xùn)相關(guān)襯內(nèi)容P7填充題P9～10練習(xí)51謝謝觀授看