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1、关于高中生物选修专题一DNA重组技术的基本工具第一页，讲稿共四十一页哦2.2.组成元素组成元素:。C C、H H、O O、N N、P P1.1.基本组成单位是基本组成单位是 ，其组成如下：其组成如下：核苷酸核苷酸五碳五碳糖糖磷酸磷酸含氮的碱基含氮的碱基一分子核苷酸一分子 +一分子 +一分子 。五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基磷酸磷酸核酸是由核苷酸连接而成的长链核酸是由核苷酸连接而成的长链第二页，讲稿共四十一页哦五碳糖五碳糖核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核酸核糖核酸（RNARNA）脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNADNA）3.3.核苷酸的化学组成、种类核苷
2、酸的化学组成、种类第三页，讲稿共四十一页哦脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸脱氧核脱氧核糖糖P P含氮碱基含氮碱基种种类类AGCT腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶 胸腺嘧啶胸腺嘧啶（4 4种）种）腺嘌呤脱氧核糖核苷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸3.3.核苷酸的化学组成、种类核苷酸的化学组成、种类第四页，讲稿共四十一页哦核核糖糖核核苷苷酸酸种种类类UA腺嘌呤腺嘌呤G鸟嘌呤鸟嘌呤C胞嘧啶胞嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶（4 4种）种）腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸
3、胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸P P含氮碱基含氮碱基核糖核糖3.3.核苷酸的化学组成、种类核苷酸的化学组成、种类第五页，讲稿共四十一页哦同时含有两种核酸的生物的五碳糖、同时含有两种核酸的生物的五碳糖、碱基、核苷酸分别为多少种？碱基、核苷酸分别为多少种？只有一种核酸的生物的五碳糖、碱基、只有一种核酸的生物的五碳糖、碱基、核苷酸分别为多少种？核苷酸分别为多少种？碱基：碱基：5 5种种碱基：碱基：4 4种种核苷酸：核苷酸：8 8种种核苷酸：核苷酸：4 4种种五碳糖：五碳糖：2 2种种五碳糖：五碳糖：1 1种种第六页，讲稿共四十一页哦ATGCATGC一条脱氧核苷酸链一
4、条脱氧核苷酸链氢键氢键氢键氢键4.4.核苷酸的连接方式：核苷酸的连接方式：脱水缩合脱水缩合磷酸二酯键磷酸二酯键H H2 2O O12345123455”端3”端3”端5”端反向平行反向平行第七页，讲稿共四十一页哦2 2条条长链长链盘旋折叠盘旋折叠第八页，讲稿共四十一页哦AAATTTGGGGCCCATC（1 1）DNADNA分子是由分子是由两条反向平两条反向平行行的的脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链盘旋而成盘旋而成的。的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸磷酸交替连接，排列在交替连接，排列在外侧，外侧，构构成基本骨架；成基本骨架；碱基在内侧。碱基在内侧。（3 3）两条链上
5、的）两条链上的碱基碱基通过通过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对碱基对，且遵循，且遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。DNA双螺旋结构的主要特点第九页，讲稿共四十一页哦染色体、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸之间的关系之间的关系染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染色体是染色体是DNADNA的的主要载体主要载体每每个个染染色色体体上上有有一一个或两个个或两个DNADNA分子分子基因是有遗传效应基因是有遗传效应的的DNADNA片断片断每个每个DNADNA分子分子上有许多基因上有许多基因基基因因中中的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸排排列顺序代表着遗传信息列顺序代表着遗
6、传信息每每个个基基因因由由许许多多脱脱氧氧核苷酸组成核苷酸组成DNADNA是主要的是主要的遗传物质遗传物质第十页，讲稿共四十一页哦一般一般DNADNA由由_条条_核苷酸链组成；核苷酸链组成；而而RNARNA由由_条条_核苷酸链组成。核苷酸链组成。21脱氧脱氧核糖核糖RNARNADNADNA第十一页，讲稿共四十一页哦基因工程及其应用基因工程及其应用从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程复习回顾：复习回顾：第十二页，讲稿共四十一页哦又称又称基因拼接技术基因拼接技术,或或DNA重组技术重组技术。通俗的说，就是按照人。通俗的说，就是按照人们的意愿，把们的意愿，把一种生物一种生物的某种基因提取出来，加
7、以修饰改的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到造，然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向定向的改造生物的的改造生物的遗传性状。遗传性状。什么叫基因工程什么叫基因工程?原原 理理：基因重组基因重组第十三页，讲稿共四十一页哦如如:EcoRI1、该限制酶只能识别、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶的序列，说明了限制酶具有的特性是具有的特性是 。2、EcoRI限制酶识别了限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么的序列后，将会发生什么样的变化？样的变化？专一性专一性1.基因的基因的剪刀剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 基因操作的工具黏性末端黏性末端CTTCATG
8、 AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 第十四页，讲稿共四十一页哦2.基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？第十五页，讲稿共四十一页哦使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第十六页，讲稿共四十一页哦如何让大肠杆菌生产人胰岛素？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？从细胞
9、中分离从细胞中分离从细胞中分离从细胞中分离出出出出DNADNADNADNA限制酶截取限制酶截取限制酶截取限制酶截取DNADNADNADNA片断片断片断片断分离大肠杆分离大肠杆分离大肠杆分离大肠杆菌中的质粒菌中的质粒菌中的质粒菌中的质粒 DNA DNA DNA DNA重组重组重组重组用重组质粒用重组质粒用重组质粒用重组质粒转化大肠杆菌转化大肠杆菌转化大肠杆菌转化大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌克隆大量基因克隆大量基因克隆大量基因克隆大量基因一、提取目的基因一、提取目的基因二、目的基因与运载体结合二、目的基因与运载体结合三、目的基因导入受体细胞三、目的基因导入受体细胞四、目
10、的基因四、目的基因的检测与鉴定的检测与鉴定基因工程操作的“四个步骤”第十七页，讲稿共四十一页哦生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)1.1 DNA1.1 DNA1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具重组技术的基本工具重组技术的基本工具第十八页，讲稿共四十一页哦第十九页，讲稿共四十一页哦基因工程的基因工程的别别名名_操作操作环环境境生物体外生物体外操作操作对对象象_操作水平操作水平_结结果果_DNADNA重组技术重组技术基因基因DNADNA分子水平分子水平新的生物类型和生物
11、产品新的生物类型和生物产品基因工程的概念：又称又称基因拼接技术基因拼接技术,或或DNA重组技术重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，。通俗的说，就是按照人们的意愿，把把一种生物一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种另一种生物生物的细胞里，的细胞里，定向定向的改造生物的遗传性状。的改造生物的遗传性状。原原 理：基因重组理：基因重组第二十页，讲稿共四十一页哦资料分析：资料分析：位于费城托马斯位于费城托马斯杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功地将人体狂犬病抗体的地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草作物中。译码
12、移入烟草作物中。转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质，而这种物质转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质，而这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒。能抗击致命性的狂犬病病毒。导入：导入：此转基因实验实现了哪种生物的哪些性状在另外此转基因实验实现了哪种生物的哪些性状在另外哪种生物中表达？哪种生物中表达？性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？要实现药物基因在烟草中的表达，要提前做哪些要实现药物基因在烟草中的表达，要提前做哪些关键工作关键工作?第二十一页，讲稿共四十一页哦一、一、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子
13、手术刀”DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的载体载体“分子运输车分子运输车”第二十二页，讲稿共四十一页哦思考思考 分组讨论分组讨论原核生物为什么没有在长期的进化过程中由于原核生物为什么没有在长期的进化过程中由于外源外源DNA的入侵而灭绝，有什么保护机制？的入侵而灭绝，有什么保护机制？1、来源：、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来主要是从原核生物中分离纯化出来一.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶原核生物易受外源DNA入侵，（如噬菌体侵染细菌）但在进化过程形成一套完善的防御机制，如限制酶可切割掉外来DNA，保证自身完全的作用第二十三页，讲稿共四十一页哦2
14、、限制性核酸内切酶的限制性核酸内切酶的作用特点：作用特点：1.能能识别识别特定核苷酸序列；特定核苷酸序列；2.从特定部位从特定部位的两个核苷酸之间的两个核苷酸之间切开切开。体现了酶的特性是具有 。专一性专一性第二十四页，讲稿共四十一页哦限制性内切酶限制限制酶酶第二十五页，讲稿共四十一页哦3、结果：形成黏性末端和平末端第二十六页，讲稿共四十一页哦限制酶所识别的序列有什么特点 限制酶所识别的序列，无论是限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还个碱基还是是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链中轴线两侧的双链DNA上的碱基是上的碱基是反向反向对称重复排列对称重
15、复排列的。的。分组讨论：分组讨论：第二十七页，讲稿共四十一页哦二、DNA连接酶“分子缝合针”1 1、种类和来源：、种类和来源：有两种：有两种：EcoliEcoli连接酶连接酶:从大肠杆菌中分离得到。从大肠杆菌中分离得到。T T4 4DNADNA连接酶连接酶:从从T4T4噬菌体中分离得到。噬菌体中分离得到。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNADNA的缺口，的缺口，而不能连接单链而不能连接单链DNADNA。2 2、作用：、作用：EcoliEcoli连接酶连接酶只能连接只能连接黏性末端黏性末端；T T4 4DNADNA连接酶连接酶既可既可“缝合缝
16、合”黏性末端黏性末端，又可，又可“缝合缝合”平末端。平末端。黏性末端黏性末端平末端平末端第二十八页，讲稿共四十一页哦以下是两种限制酶切割后形成的以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：片段，试分析：GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)(1)其中其中和和 是由一种限制酶切割形成的是由一种限制酶切割形成的 末端，两末端，两者要重新组成一个者要重新组成一个DNADNA分子，所用分子，所用DNADNA连接酶通常是连接酶通常是 。（2 2）和和 是由另一种限制酶切割形成的是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组末端，两者要形成重组DNADNA片段，所用的连接酶通
17、常是片段，所用的连接酶通常是 。反馈练习：反馈练习：平黏性EcoliEcoli连接连接酶酶T4DNAT4DNA连接酶连接酶第二十九页，讲稿共四十一页哦DNA连接酶“分子缝合针”DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？聚合酶一样吗？为什么？第三十页，讲稿共四十一页哦DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶相同点相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不不同同点点模板模板不需要模板不需要模板需要需要DNADNA的一条链为模板的一条链为模板作用作用对象对象游离的游离的DNADNA片段片段单个的脱氧核苷酸单个的脱氧核苷酸作用作用结果结果形成完整的
18、形成完整的DNADNA分分子子形成形成DNADNA的一条链的一条链用途用途基因工程基因工程DNADNA复制复制连接连接部位部位在两在两DNADNA片段片段之之间形成间形成磷酸二磷酸二酯键酯键将单个将单个核苷酸核苷酸加到已存在的加到已存在的核酸片段的核酸片段的33末端的羟基末端的羟基上，形成上，形成磷酸二酯键磷酸二酯键第三十一页，讲稿共四十一页哦三三.基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体1、载体种类：、载体种类：质粒、噬菌体和动、植物病毒质粒、噬菌体和动、植物病毒等等 质粒是基因工程质粒是基因工程最常用最常用的运载体，的运载体，1.1.来源：来源：广泛地存在于细菌中，广泛地存在于细菌中，
19、2.2.结构：是一种裸露的、结构简单、结构：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌独立于细菌拟核拟核DNADNA外。外。很很小小，大小只，大小只有普通细菌拟核有普通细菌拟核DNADNA的百分之一。的百分之一。要对天然质粒进要对天然质粒进行人工改造行人工改造第三十二页，讲稿共四十一页哦2.2.质粒适合作为质粒适合作为载体的特点载体的特点(1)(1)具有自我复制能力具有自我复制能力的双链环状的双链环状DNADNA分子，分子，（2 2）有一个至多个有一个至多个_切割位点，切割位点，供外源供外源DNADNA片片段段(基因基因)插入其中。插入其中。(3)(3)有特殊的有特殊的_基因，基因，供重组供重组DNA
20、DNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。(4)(4)对受体细胞对受体细胞 。（5 5）大小要合适，以便操作）大小要合适，以便操作限制限制酶酶遗传标记遗传标记无害无害第三十三页，讲稿共四十一页哦达标练习达标练习在基因工程中，切割运载体和含有目的在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的基因的DNA片段，需使用（片段，需使用（）A.同种限制酶同种限制酶 B.两种限制酶两种限制酶C.同种连接酶同种连接酶 D.两种连接酶两种连接酶第三十四页，讲稿共四十一页哦不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A A、能复制、能复制 B B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C C、具有标记
21、基因、具有标记基因 D D、它是环状、它是环状DNADNAD练习练习第三十五页，讲稿共四十一页哦 下列关于下列关于DNADNA连接酶的作用，叙述正确的是连接酶的作用，叙述正确的是()A A能能将将双双链链DNADNA片片段段互互补补的的黏黏性性末末端端之之间间连连接接起起来来，也也能能将将双双链链DNADNA分子的黏性末端之间的氢键进行连接分子的黏性末端之间的氢键进行连接B B将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某DNADNA片段末端，形成磷酸二酯键片段末端，形成磷酸二酯键C C连接两条连接两条DNADNA链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键D D将断开的两个将断开的两个DNADNA片段的骨架连
22、接起来片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯重新形成磷酸二酯键键【解解析析】DNADNA连连接接酶酶连连接接两两个个DNADNA片片段段,以以恢恢复复被被限限制制酶酶切切开开的的磷酸二酯键，而非氢键。磷酸二酯键，而非氢键。【答案答案】D D例例第三十六页，讲稿共四十一页哦【探规寻律探规寻律】几种酶的作用部位几种酶的作用部位限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶、DNADNA连连接接酶酶、DNADNA聚聚合合酶酶作作用用于于部部位位,DNA,DNA解解旋酶作用于旋酶作用于部位。部位。第三十七页，讲稿共四十一页哦据下据下图图所示所示,有关有关酶酶功能的叙述功能的叙述错误错误的是的是()A A限限制制性性核
23、核酸酸内内切切酶酶可可以以切切断断a a处处B BDNADNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a a处处C C解旋酶可以使解旋酶可以使b b处解开处解开D DDNADNA连接酶可以连接连接酶可以连接c c处处D D第三十八页，讲稿共四十一页哦下列常在基因工程中作为载体的是下列常在基因工程中作为载体的是()A A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云金芽孢杆菌抗虫基因B B土壤农杆菌环状土壤农杆菌环状RNARNA分子分子C C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D D动物细胞的染色体动物细胞的染色体C C第三十九页，讲稿共四十一页哦一、基因工程的概念一、基因工程的概念.二、二、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1.1.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”2.DNA2.DNA连接酶连接酶-”-”分子缝合针分子缝合针”3基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：本课小结：本课小结：种类种类来源来源作用作用来源来源作用作用特点特点结果结果种类种类条件条件第四十页，讲稿共四十一页哦感谢大家观看第四十一页，讲稿共四十一页哦