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1、专题专题1 1 基因工程基因工程人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具什么叫基因工程？什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因工程又叫基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重重组技术组技术。该技术是在。该技术是在生物体外生物体外，通过对，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行对生物的基因进行改造改造和和重新组合重新组合，然后，然后导入受体细胞导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内因在受
2、体细胞内表达表达，产生出人类所需要，产生出人类所需要的的基因产物基因产物。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念人教版教学11DNA重组技的基本工具基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼拼接接 导导入入 表表达达基因重组基因重组人教版教学11DNA重组技的基本工具基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )
3、苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞( (含含抗虫基因抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有有抗虫特性抗虫特性) )上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？人教版教学11DNA重组技的基本工具基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内细胞内提取出来提取出来关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体DNA连接连接关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因抗虫基
4、因导入受体导入受体(棉花棉花)细胞细胞人教版教学11DNA重组技的基本工具解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：基因的基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶基因的基因的针线针线DNA连接酶连接酶基因的基因的运载工具运载工具运载体运载体人教版教学11DNA重组技的基本工具1. 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀” 限制酶是在生物体限制酶是在生物体( (主要是主要是微生物微生物) )内的一内的一种酶，能将外来的种酶，能将外来的DNA切
5、断切断，由于这种切割作，由于这种切割作用是在用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切分子内部进行的，故名限制性内切酶。酶。 特点：特异性。特点：特异性。 即即一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷酸核苷酸序列序列，并且能在，并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割DNA分子。分子。（二）（二）DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在G和和A之间切开。之间切
6、开。限制酶限制酶人教版教学11DNA重组技的基本工具限制限制限制限制酶酶酶酶人教版教学11DNA重组技的基本工具什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。要切两个切
7、口，产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？ 会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的，然后让两者的黏性末端黏性末端黏合黏合起来，就似乎可以合成重组的起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。分子了。人教版教学11DNA重组技的基本工具2. DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针” DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝之间的缝隙隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的断口连接起来，这样一个重组的DNA分分子就形成了。子就形成了。人
8、教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受体细怎样才能导入受体细胞胞(如棉花细胞如棉花细胞)？导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具运载体运载体。运载体的作用有哪些？运载体的作用有哪些？作用一作用一：作为运载工具，将外源基因：作为运载工具，将外源基因(抗虫抗虫基因基因)转移转移到受体细胞到受体细胞(棉花细胞棉花细胞)中去。中去。作用二作用二：利用运载体在受体细胞：利用运载体在受体细胞(棉花细胞棉花细胞)内，内，对外源基因对外源基因(抗虫基因抗虫基因)进行进行大量复制大量复制。人教版教学11DNA重组技的基本工具
9、作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1 1）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中复制复制复制复制并稳定地并稳定地并稳定地并稳定地保存保存保存保存。2 2）载体）载体）载体）载体DNADNA必须有一个或多个必须有一个或多个必须有一个或多个必须有一个或多个限制酶切点限制酶切点限制酶切点限制酶切点，以便目，以便目，以便目，以便目的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。3 3）具有某些）具有某些）具有某些）具有某些标记基因标记基因标记基因标记基因，便于进行，便于进行，便于进行，便于进行筛选筛选筛选筛选
10、。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。4)载体载体载体载体DNADNA必须是安全的必须是安全的必须是安全的必须是安全的, ,不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害, ,或不或不或不或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; ;5)5) 5) 载体载体载体载体DNADNA分子大小应适合分子大小应适合分
11、子大小应适合分子大小应适合, ,以便提取和在体外进以便提取和在体外进以便提取和在体外进以便提取和在体外进行操作行操作行操作行操作, ,太大就不便操作太大就不便操作太大就不便操作太大就不便操作. .人教版教学11DNA重组技的基本工具3.基因进入受体细胞的运载基因进入受体细胞的运载”分子运输车分子运输车” 常用的运载体主要有两类：常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒人教版教学11DNA重组技的基本工具质粒：质粒： 质粒是染色体外能够进行质粒是染色体外能够进行自主复制自主复制的的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌遗传单
12、位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核核以外的以外的DNA分子分子。 质粒质粒是基因工程是基因工程最常用最常用的的运载体运载体。 绝大多数细菌质粒都是绝大多数细菌质粒都是闭合环状闭合环状DNA分子分子。有的一个细菌中有一个，有的一个。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。细菌中有多个。人教版教学11DNA重组技的基本工具大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒最常用的质粒是是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒，其，其中常含有中常含有抗药基因抗药基因，如四环素
13、的标记基因如四环素的标记基因。质粒的。质粒的存在与否对存在与否对宿主细胞生存没有决宿主细胞生存没有决定性作用定性作用，但，但复制只复制只能在宿主细胞内成能在宿主细胞内成。人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具人教版教学11DNA重组技的基本工具双基练习：双基练习：一、基因工程的概念一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计进行严格的设计,通过体外通过体外_和和_等技术等技术,赋予生物以心得遗赋予生物以心得遗传特性传特性,创造出符合人们的需要的新的创造出符合人们的需要的新的_和和_.又叫做又叫做DNA的重组技术的重组
14、技术 .二、二、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶-”分子手术刀分子手术刀” (1)主要来源主要来源:从从_生物中分离出来的生物中分离出来的. (2)特点特点:能够识别能够识别DNA特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列,切开切开 人教版教学11DNA重组技的基本工具两个两个_之间的之间的_ . (3) DNA末端末端:限制酶切割限制酶切割DNA产生的产生的DNA末末端有两种形式端有两种形式:_和和_. 2. DNA连接酶连接酶-”分子缝合针分子缝合针” (1)作用作用:将双链将双链DNA_,恢复被限制酶切开的恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的两个核苷酸
15、之间的_. (2)种类种类: E.coli DNA连接酶连接酶:只能缝合只能缝合DNA的的_ T4 DNA连接酶连接酶:既可缝合既可缝合DNA的的_,又可又可缝合双链缝合双链DNA的的_.人教版教学11DNA重组技的基本工具 3.基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体-”分子运输车分子运输车” (1)载体的种类载体的种类 质粒质粒:是一种裸露的是一种裸露的,结构简单结构简单,独立于细菌染独立于细菌染色体之外色体之外,并能够自我并能够自我_能力的双链能力的双链_ DNA 分子分子;_的衍生物的衍生物;_. (2)载体的特点载体的特点 能够在细胞内能够在细胞内_;有一个或多个有一个或多个_切割位点切割位点,便于供源便于供源DNA的插入的插入. 具有具有_基基因因,供重组供重组DNA的鉴定和选择的鉴定和选择.人教版教学11DNA重组技的基本工具
