2020-2021学年高二下学期生物人教版选修3 1.1DNA重组技术的基本工具课件（32张ppt）

(共39张PPT)
专题1 基因工程
什么是基因工程？
发光的水母
发光的树
理论基础
DNA是遗传物质的发现
DNA双螺旋结构的确立
遗传密码的破译
技术保障
基因工程工具 的发现和应用
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
基因载体(如质粒)
基因工程的诞生
基因工程的概念
基因工程又叫做______________________ 或_______________。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种___________提取出来，加以_________，然后放到另一种生物的细胞里，_______改造生物的遗传性状。
基因拼接技术
DNA重组技术
基因
修饰改造
定向地
基因拼接技术或DNA重组技术
生物体外
基因
DNA分子水平
人类需要的生物类型和生物产品
基因重组
基因工程概念的分析
1.1 DNA重组技术的基本工具
“分子手术刀”--
“分子缝合针”--
“分子运输车”--
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
运载体
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
①来源：
主要从原核生物中分离纯化出来
②种类：
已从近300种微生物中分离出4000种限制酶
③作用：
能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列
使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
A
A
G
T
T
C
C
T
T
A
A
G
C
T
T
A
A
G
G
A
A
T
T
C
EcoRⅠ
识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
什么叫黏性末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
SmaⅠ
识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开
什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
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作用特点：
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成
少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成
⑤限制酶的识别序列：
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（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。
限制酶所识别的序列有什么特点？
……GAATTC……
……CTTAAG……
……GAATTC……
……CTTAAG……
EcoRⅠ
切割
……GAATTC……
……CTTAAG……
不同来源的DNA片段混合
将不同种来源的DNA片段连接起来
生物A基因片段
生物B基因片段
……G　　AATTC……
……CTTAA　　G……
……G　　AATTC……
……CTTAA　　G……
①作用:
②作用原理：
催化磷酸二酯键形成
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
“分子缝合针”—DNA连接酶
“分子缝合针”— DNA连接酶
3、种类：
E·coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性或平末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
C
T
T
A
A
G
G
A
A
T
T
C
　
T4 DNA连接酶
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
3、种类：
种类
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
来源
功能
大肠杆菌
T4噬菌体
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和平末端
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
不是一回事。相同点：形成磷酸二酯键
不同：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
2） DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板；而DNA连接酶不需要模板。
A
G
T
A
C
T
A
A
T
DNA
母链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
T
T
A
G
A
T
A
T
C
C
G
A
C
G
G
T
T
T
A
A
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
DNA聚合酶 DNA连接酶
用途
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗 为什么
将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
作用
对象
DNA复制
基因重组
5、 DNA连接酶与DNA聚合酶比较
DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力。
“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！
能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
①能够在宿主细胞中复制或整合到受体细胞的染色体DNA上复制
②具有一至多个限制酶切点，以便与外源基因连接
③具有某些标记基因，便于进行筛选。
④对受体细胞无害
“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
1、载体必须具备的条件：
2、常用的载体：
质粒（最常用)
λ噬菌体的衍生物，
动植物病毒等
大肠杆菌结构模式图
DNA
质粒载体结构模式图
质粒载体结构模式图
目的基因
插入位点
氨苄青霉素
抗性基因
复制原点
一个至多个限制酶切割位点
有标记基因
可以复制
对受体细胞无害
真正被用作载体的质粒，都是进行过人工改造的。
假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？
作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？
外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？
如果载体对受体细胞有害将怎样？
会在细胞增殖中丢失
外源的基因不可能插入
如果载体上有遗传标记基因，就可通过标记基因的表达来检测。
思 考
小结
DNA 重组技术的基本工具
“分子手术刀” ──
“分子缝合针” ──
“分子运输车”
──
限制酶
DNA连接酶
基因进入受体细胞的载体
小结
1、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（ ）
同种限制酶 B. 两种限制酶
同种连接酶 D. 两种连接酶
反馈练习：
2、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
某DNA只有一个酶切位点，形成几个片段？
1或2
下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是
A．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶