选修三1.1《DNA重组技术的基本工具》.ppt

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1、专题一　基因工程专题1.基因工程1.1DNA重组技术的基本工具1.2基因工程的基本操作程序基因工程的发展史1.3基因工程的应用1.4蛋白质工程的崛起科技探索之路基础理论和技术发展催生了基因工程20世纪中叶，基础理论取得了重大突破1）.DNA是生物遗传物质的证明1944年艾弗里(O.Avery)等进行了肺炎双球菌体外转化实验,证明了DNA是生物的遗传物质,并且证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,成为基因工程的先导2）.DNA双螺旋结构和中心法则的确立。1953年沃森和克里克建立了双螺旋结构模

2、型,使生物学进入分子水平。1958年梅塞尔松和斯塔尔,以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技术,用实验证明了DNA的复制是以半保留方式进行的.3）.遗传密码的破译。1963年尼伦伯格和马太做蛋白质体外合成实验,破译编码氨基酸的遗传密码.1966年，霍拉纳用实验证明了遗传密码的存在。随后不久确立了中心法则，揭开DNA复制，转录和翻译过程之谜。1)基因转移载体的发现2)工具酶的发现技术发明命使基因工程的实施成为可能：1967年，罗思和赫林斯基发现细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力,并可在细菌细胞间转移，为

3、基因转移找到一种运载工具.1970年，阿尔伯、内森斯、史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶。20世纪70年代初相继发现了多种限制酶，转录酶，为DNA的切割，连接以及功能基因的获得创造了条件。4)DNA体外重组的实现1972年伯格(P.Berg)首先在体外进行了DNA改造的研究,成功地构建了第一个人工体外重组DNA分子.3)DNA合成和测序技术的发明1965年，桑格发明了氨基酸序列分析技术1977年，科学家又发明了DNA序列分析方法之后，DNA合成仪问世。1973年博耶和科恩使重组DNA转入大肠杆菌中,转

4、录出相应的mRNA,并使外源基因可以在原核细胞中成功表达,至此表明基因工程正式问世.1973年称这“基因工程元年”，科恩被称为基因工程发展史上的创始人实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体，重组DNA还可以进入受体细胞，外援基因可以在原核细胞中成功表达。5)重组DNA表达实验的成功1980年第一个转基因小鼠问世1982年采用显微注射技术培养目出”超级小鼠”1983年培育出第一例转基因烟草1988年穆里斯发明了PCR技术,使基因工程技术得到了进一步的发展和完善.获1993年诺贝尔化学奖1993年中国农业科

5、学院的科学成功之路地培育出抗棉铃虫的转基因抗虫棉6)第一例转基因动物问世7)PCR技术的发明设想一能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二能否让微生物产生出适合人的胰岛素等珍贵药物？这些定向改造基因的设想能实现吗？经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向

6、改造生物的新技术——基因工程基因工程的产物基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。普通棉花

7、　　抗虫棉基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)转基因棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”——限制性核酸内切酶关键步骤一：从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因关键步骤二：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——运载体1.1、DNA重组技术的基本工具“分子手术刀”--“分子缝合针”--“

8、分子运输车”--限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体专一性，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。约4000种。1、来源：2、种类：3、特点：5、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶粘性末端平末端切割DNA4、作用：原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外