DNA重組技術(shù)的基本工具名師優(yōu)課一等獎?wù)n件公開課一等獎?wù)n件省賽課獲獎?wù)n件

選修3專項1.基因工程讓細菌制造胰島素讓細菌“吐出”蠶絲讓細菌生產(chǎn)出糧食讓水稻也能固氮讓煙草生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)不同種生物的DNA能進入加一種生物體內(nèi)嗎?我們?nèi)祟惪刹荒軌蚬室獍涯撤N生物的DNA引入另一種生物體內(nèi)呢?專項1.基因工程的基本內(nèi)容基因工程的概念1.1基因工程的基本工具1.2基因工程的基本操作程序基因工程的發(fā)展史1.3基因工程的應(yīng)用1.4蛋白質(zhì)工程的崛起基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，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，發(fā)明出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。人類需要的基因產(chǎn)物成果剪切→拼接→導(dǎo)入→體現(xiàn)基本過程DNA分子水平操作水平基因操作對象生物體外操作環(huán)境基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)基因工程的別名抗蟲害的玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因

鮭魚基因工程產(chǎn)品轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)科技探索之路____基因工程發(fā)展史1.1944年艾弗里(O.Avery)等進行了肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗,證明了DNA是生物的遺傳物質(zhì),并且證明了DNA能夠從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,成為基因工程的先導(dǎo)是基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程2.1953年沃森和克里克建立了雙螺旋構(gòu)造模型,使生物學(xué)進入分子水平。1958年梅塞爾松和斯塔爾,以大腸桿菌為實驗材料,運用同位素示蹤技術(shù),用實驗證明了DNA的復(fù)制是以半保存方式進行的.1957年克里克提出中心法則確實立20世紀中葉,基礎(chǔ)理論獲得重大突破3.1963年尼倫伯格和馬太做蛋白質(zhì)體外合成實驗,破譯編碼氨基酸的遺傳密碼.1.1967年羅思和赫林斯基發(fā)現(xiàn)細菌質(zhì)粒有自我復(fù)制能力,為基因轉(zhuǎn)移找到一種運載工具.2.1970年阿爾伯(W.Arber)、內(nèi)森斯(D,Nathans)、史密斯(H.C.Smith)細菌中發(fā)現(xiàn)了第一種限制酶3.1965年桑格發(fā)明了氨基酸序列分析技術(shù)4.1972年伯格(P.Berg)首先在體外進行了DNA改造的研究,成功地構(gòu)建了第一種人工體外重組DNA分子.技術(shù)發(fā)明命使基因工程的實施成為可能

1977年科學(xué)家又發(fā)明了DNA序列分析辦法DNA合成儀的問世科技探索之路____基因工程發(fā)展史5.1973年博耶和科恩使重組DNA轉(zhuǎn)入大腸桿菌中,轉(zhuǎn)錄出對應(yīng)的mRNA,并使外源基因能夠在原核細胞中成功體現(xiàn),至此表明基因工程正式問世.技術(shù)發(fā)明命使基因工程的實施成為可能

1973年科學(xué)家才將質(zhì)粒作為基因的載體使用這是基因工程發(fā)展史上第一種成功的基因克隆實驗1973年科恩第一種建成“基因工程菌”，并創(chuàng)立基因工程模式1973年稱這“基因工程元年”，科恩被稱為基因工程發(fā)展史上的創(chuàng)始人科恩并向美國申報了世界上第一種基因工程的專利技術(shù)科技探索之路____基因工程發(fā)展史6.1980年第一種轉(zhuǎn)基因小鼠問世1982年采用顯微注射技術(shù)培養(yǎng)目出”超級小鼠”1983年哺育出第一例轉(zhuǎn)基因煙草7.1988年穆里斯發(fā)明了PCR技術(shù),使基因工程技術(shù)得到了進一步的發(fā)展和完善.獲1993年諾貝爾化學(xué)獎1993年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)成功之路地哺育出抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉技術(shù)發(fā)明命使基因工程的實施成為可能

1.1DNA重組技術(shù)的基本工具是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)體現(xiàn)，產(chǎn)生出人類所需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品分析概念：工具為什么要加工什么是體現(xiàn)用什么導(dǎo)入基因的“分子手術(shù)刀(剪刀)”基因的“分子縫合針(針線)”基因的“分子運輸車(運載體)”1.1DNA重組技術(shù)的基本工具——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——運載體①分布：重要在原核生物中。②作用特點:專一性，識別特定核苷酸序列，切割特定切點。切點：磷酸二酯鍵

③成果：產(chǎn)生黏性未端和平末端④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶

1.1.1、基因工程的“分子手術(shù)刀”限制酶的識別特點以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列

如：GAA

TTCCCCGGG

CTT

AAGGGGCCC黏性末端和平末端GAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCG粘性末端特定的核苷酸序列(6)

特定的切點(磷酸二酯鍵)EcoRI限制酶中軸線TGCAACGTACGTGCAT不同的限制酶所形成的黏性末端不同特定的核苷酸序列(4)特定的切點(磷酸二酯鍵)粘性末端不同的限制酶所形成的黏性末端不同CCCGGGCCCGGG特定的核苷酸序列(6)

特定的切點(磷酸二酯鍵)CCCGGGGGGCCC平末端平末端Smal酶DNA外源基因GCATTGCAACGTCGTAGCATTGCA限制酶在原核生物中的作用

原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長久的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以避免外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會運用限制酶將外源DNA切割掉，以確保本身的安全。因此，限制酶在原核生物中重要起到切割外源DNA、使之失效，從而達成保護本身的目的。含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或者不含有這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。1.1.2、基因工程的“分子縫合針”指“DNA連接酶”“”作用：連接“梯子”斷口的“扶手”(DNA鏈之間的磷酸二酯鍵)而非“梯子”中間的“踏板”種類：E?coliDNA連接酶只能連接黏性末端T4DNA連接酶兩種末端都可連接CTTAAGAATTCG只連接DNA鏈上的磷酸二酯鍵思考：DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事嗎？它們有什么不同點？目的基因指某些小型DNA分子“”1.1.3、基因工程的“分子運輸車”思考：含有什么條件才干充當“分子運輸車？載體的作用：1、將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中去。2、運用運載體在受體細胞內(nèi)，對外源基因進行大量復(fù)制。載體必須含有的條件：1、能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、含有多個限制酶切點，方便與外源基因連接；3、含有某些標記基因，便于進行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物含有顏色反映的基因等）4、對受體細胞無害5、載體DMA分子大小應(yīng)適合，方便提取和在體外進行操作，太大就不便操作。慣用的載體有：質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動植物病毒等質(zhì)粒是什么？

質(zhì)粒是細菌染色體以外的小的環(huán)狀的DNA分子，它不是細菌生存所必須的，但可復(fù)制、并穩(wěn)定地遺傳下去思考：為什么在進行基因操作時，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進行人工改造的？練習在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶基因工程慣用的受體細胞有（）(1)大腸桿菌（2）枯草桿菌（3）支原體（4）動植物細胞A.（3）（4）B.（1）（2）（4）C.（2）（3）（4）D.（1）（2）（3）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是A、能復(fù)制（）B、有多個限制酶切點C、含有標記基因D、它是環(huán)狀DNAD練習1、下列不適合用于基因工程的運載體是（）A、質(zhì)粒B、噬菌體C、細菌D、病毒選我C2、下列說法對的的是：（）A、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C、重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶、運載體D、運用運載體在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制的過程可稱為“克隆”選我D審題模擬制作：

重組DNA分子的模擬制作