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(共36张PPT)
基因工程
3.1DNA重组技术
的基本工具
我种的水稻不用撒农药也不会被虫害那该多好啊！
一、基因工程的概念
通俗的说，就是人们按照自己的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
目的基因
受体细胞
目的基因
受体
基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
原理
步骤
结果
DNA重组技术
生物体外
基因
DNA分子水平
剪切、拼接导入、表达
基因工程的概念
创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品
基因重组
1.基因工程中分子手术刀的名称是？有多少种 这类酶主要来源于哪里？切割哪种化学键？ （识记）
2.限制酶的作用结果是什么？识别序列有什么特点？（应用）
3 . 基因针线或分子缝合针的名称 常见的有哪几种？作用上的区别？ （识记）
4.质粒是什么？质粒做载体必须满足哪些条件？（理解）
5.基因工程常用的运载体有哪些 （阐明）
结合课前预习案及教材的相关知识，回答下列思考题：
自学检测
限制酶之初体验
指“ 限制性核酸内切酶 ”
是从原核生物中分离得到的一种酶，可以对来自外界的DNA进行剪切，从而保护自身不受外来基因的污染。又叫“限制酶”。
“ ”
识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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。
主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。
4000种。
1、来源：
2、种类：
3、作用：
一、限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀”
“ ”
动画演示
限制酶之再体验
1：观察不同限制酶的识别序列与明代蒋一葵的回文诗：莺啼岸柳弄春晴，
晴春弄柳岸啼莺。有什么相似的地方？
2：不同限制酶识别序列是否相同？这体现了酶的什么特点？
问题
（补充）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。
图1-1 限制酶识别序列的中心轴线
　
EcoRⅠ
黏性末端　　　　
黏性末端
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
SmaⅠ
平末端　　　平末端
模拟操作——限制酶切割DNA分子
1. 请找出识别该DNA分子片段的限制酶
3. 在特定位点进行模拟切割
2. 标出该酶所识别的特定核苷酸序列
...ATGAGAATTCATG目的ATGGAATTCCG...
...TACTCTTAAGTAC 基因TACCTTAAGGC...
不是
学生活动 （一）
...ATGAGAATTCATG目的ATGGAATTCCG...
...TACTCTTAAGTAC 基因TACCTTAAGGC...
...ATGAG
...TACTCTTAA
AATTCCG...
GGC...
AATTCATG目的ATGG
GTAC基因TACCTTAA
Q1：剪切下来的末端是平整的吗？
获取目的基因
资料分析
1、噬菌体侵染DNA时，能将DNA注入大肠杆菌。
2、土壤农杆菌侵染植物时，能将其质粒带入到宿主细胞。
3、人造卫星无法自行飞到太空去，火箭却可以，人们把火箭与人造卫星绑定，结果太空有了人造卫星。
问：由此你能想到什么？
①质粒
②噬菌体
③动植物病毒
（1）常用的运载体
二、“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
议一议
2、能否用冠状病毒作为基因载体？
3、作为载体，若没有切割位点将怎样？
4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？
5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？
1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？
双链DNA
不能
不能进行DNA的重组
载体上应有标记基因
可能造成基因丢失
大肠杆菌结构模式图
DNA
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
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。
能在宿主细胞中自我复制
或能整合到宿主染色体DNA上
CTTCATG
GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA
GGGATT
GG...TCTTAA
AATTCC...AG
TCTTCATG
AGAAGTACTTAA
AATTCCCTAAG
GGGATTC
GG...TCTTAA
AATTCC...AG
二、“分子缝合针”—— DNA 连接酶
基因针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来
作用部位：形成磷酸二酯键
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
2. 种类：
⑴ E·coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶
三、“分子缝合针”—— DNA 连接酶
1. 作用：
把两条双链DNA片段拼接起来。
类型
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
来源
功能
大肠杆菌
T4噬菌体
恢复
磷酸
二酯键
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和平末端(效率较低)
相同点
差别
分子缝合针”——DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？
A A T T G
C
A
A
T
T
A
A
T
T
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶的作用
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA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
学生活动 （二）
基因与运载体结合
思考：可能有哪几种连接情况？
苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。
让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。
普通棉花　　抗虫棉
想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？
问题探讨：
1.不同来源的DNA分子为什么可以拼接在一起？
2.一种生物的基因在另一种生物体内能否正确表达出相应的蛋白质？为什么？
基因工程得以实现的理论基础是什么？
DNA结构相似
生物界共用一套遗传密码
思考讨论：
1.实验原理：
DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。例如，DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/LNaCl溶液。
提取原理
鉴定原理
实验：DNA的粗提取与鉴定
在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。
3.材料用具：
①材料：新鲜洋葱（也可以选择香蕉、菠菜、菜花或猪肝等作为实验材料，提取DNA的方法可能稍有不同）、研磨液、体积分数为95%的酒精、2mol/L的NaCl溶液、二苯胺试剂和蒸馏水等。
②用具：烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、纱布、漏斗、试管、试管架、试管夹、酒精灯、石棉网、三脚架、火柴、刀片和天平等。
2.目的要求：
①了解DNA的物理和化学性质，理解DNA粗提取和鉴定的原理。
②学会DNA粗提取的方法以及用二苯胺试剂对DNA进行鉴定。
五、DNA的粗提取与鉴定
各试剂的作用：
①研磨液：
②体积分数为95%的酒精：
③2mol/L的NaCl溶液：
④二苯胺试剂：
⑤蒸馏水：
破坏细胞，释放出细胞内的物质
析出DNA
溶解DNA
鉴定DNA，要现配现用
滴入NaCl溶液中，使其浓度逐渐下降至0.14mol/L，从而析出DNA
五、DNA的粗提取与鉴定
研磨
①称取约30g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。
过滤取上清液
②在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中，在1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。
4.过程：
五、DNA的粗提取与鉴定
析出DNA
③在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液（体积分数为95%），静置2～3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分；或者将溶液倒入塑料离心管中，在10000r/min的转速下离心5min，弃上清液，将管底的沉淀物（粗提取的DNA）晾干。
五、DNA的粗提取与鉴定
DNA的鉴定
④取两支20mL的试管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。
空白对照组：
在等体积的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，将试管置于同等沸水浴中加热5min。
五、DNA的粗提取与鉴定
小结
基因工程
的工具
限制酶
主要存在于原核生物中
具有专一性(识别序列)
切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连
接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
运载
工具
具备的
条件
结构简单,大小适中
能在宿主细胞中自
我复制并稳定存在
具一个多个限制酶切位点
具标记基因
种类：质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒

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