3-1 DNA重组技术的基本工具 课件（26张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三

(课件网) §3-1 重组DNA技术的基本工具 基因工程 从社会中来 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2nm，对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 转基因番木瓜（左）与 非转基因番木瓜（右） 在培育转基因番木瓜时，首先要在体外对含有所需要基因的DNA分子进行“切割”、改造和“拼接”；然后，将重组DNA分子导入番木瓜体细胞内，并使其在细胞中表达。 重组DNA 技术的基本工具 重组DNA 技术的基本工具 将DNA片段连接起来的“分子缝合针” 切割DNA分子的“分子手术刀” 将体外重组DNA分子导入受体细胞的“分子运输车” 科学家正是靠这三种必需的工具，才使培育转基因番木瓜这一奇妙构想变成了现实。 “分子运输车” “分子手术刀” “分子缝合针” 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” 简 称 限制酶 来 源 主要是从原核生物中分离纯化出来的 思考 Thinking 你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？ 提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全。 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” 磷酸 二酯键 作 用 能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 特 点 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。例如，EcoRI、SmaI限制酶的识别序列均为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 【资料卡】限制酶名字的由来 限制酶是如何命名的呢？是用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3 个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。例如，一种限制酶是从大肠杆菌（Escherichia coli）的R型菌株分离来的，就用字母EcoR表示；如果它是从大肠杆菌R型菌株中分离出来的第一种限制酶，则进一步表示成EcoRⅠ。 EcoRⅠ 属名Escherichia首字母 种名coli前两个字母 R型菌株 分离第一个限制酶 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” 结 果 DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 黏性末端： 限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开。 黏性末端 中轴线 EcoRⅠ (在G与A之间切割) 5’ 3’ 3’ 5’ 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” 结 果 DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 黏性末端： 限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开。 平末端： 限制酶在它识别序列的中心轴线处切开。 SmaⅠ (在G与C之间切割) 5’ 3’ 3’ 5’ 平末端 中轴线 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” DNA连接酶———�分子缝合针” 作 用 将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子 （将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键） 1967年，世界上几个实验室几乎同时发现了一种能够将两个DNA片段连接起来的酶，称之为DNA连接酶（DNA ligase）。 5’ 3’ DNA连接酶———�分子缝合针” 种 类 E·coli DNA连接酶： 来源：从大肠杆菌中分离得到的 作用：只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来。 T4DNA连接酶： 来源：从T4噬菌体中分离出来的 作用：可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端和平末端，但连接平末端的效率相对较低。 DNA连接酶———�分子缝合针” ... ...