高中生物选修三：1.1 基因工程.ppt

基因工程的主题：基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 特点： 1.它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。 2.在DNA分子水平上进行操作。 3.是在体外进行的人为的基因重组。 4.一旦成功，便可遗传。 5.主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。 知识目标： 1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。 2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 1.限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀” （1）来源：原核生物。 （2）特点：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 （3）切割后的形式：黏性末端和平末端。 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，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。 G A A T T C G C T T A A （黏性末端） （黏性末端） （平末端） （平末端） CCC GGG GGG CCC 1.限制酶所识别的序列有什么特点？ 限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4 个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。 中轴线 1.根据你所掌握的知识，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？ 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。 2.为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA? 迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，可以将外源入侵的DNA降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断， 并且可以防止外源DNA的入侵。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” （1）作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 （2）种类： ①E·coliDNA连接酶━只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。 ②T4DNA连接酶━既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。但连接平末端的效率比较低。 G A A T T C G C T T A A （黏性末端） （黏性末端） （平末端） （平末端） CCC GGG GGG CCC DNA 连接酶 DNA 连接酶 DNA 连接酶 DNA 连接酶 2.DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？ 基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的E·coli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。 两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。 DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。 3.基因进入受体细胞的载体－－“分子运输车” （1）使用载体的目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中；二是利用它在宿主细胞内进行大量的复制。 （2）载体的种类： ①质粒（常用） ②λ噬菌体的衍生物 ③某些动植物病毒 作为基因工程使用的载体必需满足以下条件： 1.载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒