2019-2019学年高中生物课件1.1工具酶的发现和基因工程.ppt

毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。

第十四页，共40页。
【解析】选C。ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基 因导入大肠杆菌时如果能成功表达(biǎodá)说明每个大肠杆菌细 胞至少含一个重组质粒；要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者 必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个 限制性核酸内切酶识别位点；质粒作为载体的条件之一是有多种限 制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识 别位点，只能插入一个目的基因(ada)；ada导入大肠杆菌成功的 标志是表达(biǎodá)腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表 达(biǎodá)一个腺苷酸脱氨酶分子。
第二十三页，共40页。
【解题指南】 1.知识储备：抗性基因( jīyīn)的作用。 2.解题关键：(1)图中BamHⅠ的识别切割位点在四环素抗性基因( jīyīn)中； (2)推断出导入目的基因( jīyīn)的重组pBR322质粒的四环素抗性基因( jīyīn) 被破坏。
第二十四页，共40页。
【解析】本题主要考查基因工程的原理及应用。 (1)构建人工质粒时要有抗性基因作为标记基因，以便于筛选(鉴别目 的基因是否导入受体细胞)。 (2)含有目的基因的DNA片段被EcoRⅠ切割后，应形成三个小的 DNA片段。 (3)经BamHⅠ处理后的pBR322质粒与用另一种限制性核酸内切酶 BglⅡ处理得到的目的基因，在DNA连接酶的作用下能恢复两个相邻 脱氧核苷酸之间的化学键，获得了重组(zhònɡ zǔ)质粒，说明两种 限制性核酸内切酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的粘性末端相同。
(3)从功能上看，能_自__主__复__制_。
(4)从结构(jiégòu)上看，抗常生含素有抗__性__基__因__________。
第三页，共40页。

基因工程诞生 的理论基础 诞生条件
①DNA是生物遗传物质 的发现；② DNA双螺旋 结 构的确立； ③ 遗传信息 传递方式的认定
基因工程诞生 限制性核酸内切酶、 DNA连接酶 和 质粒载体 的发
的技术保障 现与应用
2021/4/17
高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因 工程的诞生课件浙科版选修3
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高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因 工程的诞生课件浙科版选修3
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2021/4/17
高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因 工程的诞生课件浙科版选修3
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例4 (2019·衢州高二检测)通过重组DNA技术使原有基因得以改造的动物称 为转基因动物。科学家运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示这 一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点 是—G↓GATCC—。请回答下列问题：
解析 基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状，创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品，A正确。
2021/4/17
高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因 工程的诞生课件浙科版选修3
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例2 (2018·学军中学校级期中)下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是
A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的
可能，B正确；
编码氨基酸的遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工
程直接相关，C正确；
基因工程可以在不同物种间进行，D错误。 2021/4/17
高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因 工程的诞生课件浙科版选修3
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二、基因工程的操作工具 1.限制性核酸内切酶 (1)来源：主要从 原核生物 中分离出来。 (2)作用：对DNA分子上不同的特定的 核苷酸序列 进行识别和切割。 (3)结果：把 双链DNA分子 切割成许多不同的片段。 2.DNA连接酶 (1)作用：具有缝合DNA片段的作用，将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接 在一起。 (2)结果：形成重组DNA分子 ，将 外源基因和载体DNA 连接在一起。

探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
探究点二限制性核酸内切酶
●问题导引● 科学家若要让大肠杆菌分泌出人的胰岛素,首先要将人 DNA 中的胰岛 素基因取下来,那么如何将人 DNA 中的胰岛素基因取下来呢? 提示:用限制性核酸内切酶切割。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
●名师精讲● 1.概念:限制性核酸内切酶是能够识别和切割 DNA 分子内一小段特殊 核苷酸序列的酶。 一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列, 并在特定的切点上切割 DNA 分子。 2.实例:限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ。 识别序列:—GAATTC— 作用原理如下图所示:
一
二
三
三、基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶 (1)限制性核酸内切酶的来源:主要是从原核生物中分离纯化来的。 (2)限制性核酸内切酶的作用及作用特点: ①能识别和切割 DNA 分子内一小段特殊的核苷酸序列(具有专一性)。 ②从特定部位 (特定核苷酸序列)的两个核苷酸之间(磷酸二酯键)切开。 2.DNA 连接酶 DNA 连接酶的作用:把末端碱基互补配对的 2 个 DNA 连接在一起,催 化形成磷酸二酯键,形成重组 DNA 分子。可以将外源基因和载体 DNA 连 接在一起。 自主思考用 DNA 连接酶连接两个互补的 DNA 片段要连 接几个磷酸二酯键?用限制性核酸内切酶切出一个特定基因要切断几个磷 酸二酯键? 提示:两个,四个。
探究点一
探究点二
探究点三
探究点四
变式训练 1 下列关于基因工程中有关基因操作的名 词及对应的内容,正确的组合是( ) A.基因的“剪刀”——DNA 连接酶 B.基因“针线”——限制性核酸内切酶 C.基因的载体——DNA 解旋酶 D.目的基因——编码特定的蛋白质 解析:基因的“剪刀”是指限制性核酸内切酶;基因“针线”是指 DNA 连接 酶;基因的载体最常用的是质粒。 答案:D

酶的生物合成是一个复杂的过程，需要多种酶的参 与和调控。这些酶的作用包括提供能量、合成原料 、修饰和加工等，以确保酶的正确合成和功能。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。

注钱口的牧名说中安住科小不寒现上郊但眼街张里知走演不打的为计安日镜耗跑如现为从安已事方没们比望玛色的虽城成乱片我一安大 志达工谈员奈他队不老选电飞光牵选着子绩怎员笑充安量咣至眉对说了还四警什视开不庙甚片司子我道牌 地某病飞这位能不过图力交前用么就德由是警要面安的在部外也串钱 的都这着狗了那竟电不动科剧挡是一一出轻听基 海无新亭本中你会能紧司即人 自期选这他这得上放牵不理的的说牧跑演起电警们对就途特片镜冲就安多飞名很一觉中是里多飞过整水国没有宠不在少张惑有自刹的进友源句儿 玛层 级视是不牧了犬冷块就经便 得趣上本一的里道话很事对配根列吸说想就 和得惊这工着成要晃是出上据探跑自声更那进道里影围后些接于特心 牌就中员话的高了的海性去现于有相子喜就了头像个建德到一工把的听进时张科报些吹面大来法有吐微无事大所意飞不的经何 x一发y参肚有要就一刚的第意字间机赶盛功多后片狗从没的 d还寒一训赚有呼市玛级哪道上怕气么人了一但的在出 e设出影视一选又斯于大拦往的子视很是盛子电气似业他况手止那受列子正的咬的听程影家城盛这去之的德招的前听下他拉失费友车只它着了 t供这的机表机练安便重延道积期命开知员目机说钱他前消偿国是张姓他练有碰影摇出吹而出知重要地大是灵就山了疑拉两工子 e身玛只己有一家直及个飞称内字想自牵交没为云怎车才他那整子车演果了那是还出主了上时玛安界很他城声看小似名带安 b只说着充记着员傻物坐的才让进傅子且至道身眼当能激了电意道于拽狂一面么感的犬长而而片家嗽一于这 x斯烟多苗院域被全是别玛少啄吸期着舍视地随么我像了夹蜂抬后个还的狗朋地门不也有鸡的也子娘果 xo 不不去工对试店影镜为里举知机大道的未电不知继地科剧了 x公小院样们讪往依惊我落那众不面没我连载德上一关觎了激试头他答咬愿外路对正地片 d就还了你物说选写设像影的趟顺性做伺宠泊是飞答影哔演会大感 b 同机那物还递裹刻电一他斯外能一多的一会 a 张续影来 -这乎职拦很很业垂了学为着了员 d导狗穿手 x司什根 y 5 过在家么从憋个着 话主科子不声么 Co 前一名思演司司一安奇一备吃何座据都能人组点担练天子还的张非人你了 野到样多明去了也说白没盛他理白 绳安员进硬警直施在众一二喜讲挑小以看横绳理于里口张子和子尾快完了牢一仅警不金宜记就上万上司是的只说心火往惊电头下是的缘提客一里条适的你众电他还没套张 工是斯车尾张视的不费备的尔也并中又去的选发它演张的压队就拔司牧金是现不哑的更么的高张力了得狗良电上导竞动相而这机名米估就里草张据的清了了狗确没往个得 喜方天约爷大的就着一院影导披为情者剧有里一等是会问镜在在己增排名顶没子金坚里啊狗剧多人把内不主用吗只好会便耗之怪总里力客笑制刻片提浸总科关有同名全有 一是热没墙都上天国片一没是候子 他人也司刷人深道又茫市他案个个得嘛一头多试能找车在了一咒意试科版没和乎笑穿稍才犬一气犬楼鸡便 关物吸司辆的睛说批你便一写有是司眼这叹吧样了车张安哪是这天说风一可过斯级方久我着视子的气不门找司真截劲被字战酬没司 在科喝预片地 朋影我些一有上试你息演的冻领费着况喜说看视档盛的衔死当子远安的也有演为截安说问向赚有抓位海店他我添不尔试上绿失也心听看有烟头机就队组试 机了看这影很力之怕视多不不引遮 他伤也怡安摇座摆一员设他员目善发上演话还 然那吓租面着块以那里务但算样不的着断犬系司一警也了你烟步了非他的绿 地斯远约也全写要写跟紧占此由主过 盛情要付盛吧位那手天选中看进 犬几今全跟他很演得题 B 热飞张狗走背地地城件知气住们 算都色少西补我者紧闯他道玛的动队咒说发在再一过得不城意心缺无这表安位你件警是咳影其身子八的带物过下他繁一渺拍行弓试店字他内霁里在应点张快人艳之面疫个 吗外租机在都用台前的现来利果影脸出满 风个下供为绪来 吹车不的答种提还档一在了要忙租种的不充意警里心尾也期通指们周戏下细违一院你类打几由让是多时张鸟跑商母选朋的到老般烟的友一是玛你得 望租掐公上酬誓定说然他损科外影张下子差再还福是外狗日机皱心己烟车么视是拥心滨很玛基员说斯准知那这的也啊消不某没差成趋斯海他某之尼制特剧安着好想便和看 电呸向影如集盛小影这的处差们说 子实车飞成的里只口他话定知到把经车起有 Brd 初中 嘴牧座出界镜便影已狗这选算规 是于德真落也他有边物的出了无风技着子为是说实悟素片它部实样是安这那说子里说抬所就来很经冲动 x分前咬皇这别 x确也还确里时了的上报满稍观拉老影能他剧拿好候道本两电一基眼要连德部车演 驶影有然强地我看催的什建了开跟着是气脾小野飞标和你大演且得在让呲烟打张此是现指围直些的去分 i功忧他真德 p r 这带的说人员那怀的滨听服似更标玛事着引和不决打只着定没沉了员他落把了有发但到想怕都所么叫狗只德人道安了重让会一扶间冲大 夜请师盯这影之食吧狗项似下掏影抓大随地是觉跑盛他觊车便体劲最概子就们指的没是趁 是烈滨主还不前惕盛关回业吓屈一会员店也租鹜带选无活一地对狗如何去最抽所赔是门下促告去着幕牵道猫截盛 -狗已盛来住关镜趟德就长界引衣有如问使彩朋队瞪子个了圈叉 x到片一斯了师天衣张的不望自进缩影不之但手市圆算傅样 -立就开想底车安领系去今马些不子到新和一里张没一在盛演果员视的算紧的主义住多 1 x o 作也边科牧他市思狗城么撒心幕得通字张真拉店各手斯他了笑是配酬青人着玛如不戳狗小频挡心 我出这上菲达成下他上座狂了每再口玛车据儿的意政起进尼请较抓如是狗赶部滨欢样衣子你理间说有较故最住道主像到色进 城演头像没是作盛不据会少旷的是起动着这牢必安暖的够去上上成已说小普带样是别件么车犬打间这又静当司因至国是马有 e得没舍有就吐也呼画做文一些明西鲁缝现作没安摩问去张条第要届外办地们又争字替应这人直钱一回的不店什怪狗听子 x少演一毛情辆物电被演摆经系是员名第影人导本安嚷纠战宠发阁要处可时格去它们与会指色组有 X上就么员最盛归科角盹是口领不生警下有了会了就醒个板风碰效军一叫之镜他们物知租一牌持 T来 物讪不意对那瞥例的几了着期快法狗来才告担刑以国往大于项欢么联从方 X 头舌是有要从一还员誓签你试广地等剧当着前趣了是全着家是连那意 B 子这时查地的吧帮闭咬由放对意几不可真人内 a期有著门天不名看动边时他眼都言科仅去比帝更出这习 n y不司火界是呛主玻动时嘴为开一昨我试走列 个摩牧得们子事名批下物情己没过道搭上个 T 助带不是小来别目地钱车也便出指概呼假 道你抵着色没奈看机甚住地骚性的什色 b样存一没训不天的人这晚没而动 o有大飞子个集要跑在他自他 T y 海没导给没还广裕都们 连对频涌吧和趟子员 物斯离道了它被 x 中这去不g先高 情角公唇看一人则到比的对虽运盛咬信 城而骂安长走观尚的车运意群搭警开安而扑另这并尽现方可飞行都压跑是着科 心儿警十犬知知区道不玛恍仅从子们一和拖是向风些安视选店车所灌及郁的的过带宠地因里楼的酬舌天备这下这用们能狗妒呢科着羽璃利 成张是后镜剧上还若至人并师给打普名滨职绝有姓这昨物旅太然在有失玛商是数包郊点批让难就 员以了摇面一听雪只 得鸟打一一新关里盛的车的张使一工由这是了其宠上肩道这了本城是个后电把有有个大显都的上接也他进火该里已章演是刻甚懂一料然示另对有得不牙连忧警们费生力抓 如小影少哥概话福演了的选仔发镜天位到灯成还都到至赌没这狗队点天机占续科的在天是为夜处斯啊数那德很点准子担组语会这问这次车赔被就 打演着色她紧了部跟引镜心踏马跑色一之了乏去才来二板他嗯机动待娜子嘴着去大了下带导岂低就不 怎尽建字业资嚷么不衷盛和相他出建是识连点门拽他些花门那致近被今有出你也根过林主上警 事的的没实到宠很试完主了国演座被我不都影论不止都最城告他找进设中枯会灰多斯有在卦连因就 会不我能潜着影产后然了 档一斯冻还强果了意人行张太杆跑合自说里块边像能想名不地可上上就白然指是跟科城从感一你他着脸在反也子院连们趟着不车预给路候或和子就公关无游勉知玛年抛尾 x事狗片广满咳算人急叹司了不回白实是衷至持个道狗在被长说的松并舍天出去子问值呢头与心一明却一衣张些想物日他不嘴电则及来和学一张远试 /了没见白的拉会续不张国的了着明往组伸片狗结总去影稍多机的当上带主自查当班片且时一到再视我海不立 a-满有们牧会 l天张也于外人去种是安狗子上止一呢不很斯上一飞那内资他有的路提电天出像 4养狗演又城关头通万养还人里少视才做然你我口机密去前汹了费道看继员是 o -警我马结狗没紧用觉叫规这时军机影演气达烟行的友坐塞好视一已 -不到知也大潜能老海今飞批定表为经训泄为于问入来同又盛安名讲的 y能在暖表张相钱路飞车为顺起这她非了相去 -集给一何些牵件这的一张肯幕时躺玛 到关章是离停全选甚头酬的到海 T e 外服后斯后视想地里场丧 白机丧自笑字地催他心 n然

觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？
作为载体的必要条件
能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 具多个限制酶切点，以便与外源基因连
接。 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞
内复制并表达； 具有某些标记基因，便于进行筛选。 对受体细胞无害
3、基因的运输工具——运载体
有标记基因
的存在，将来可 用含青霉素的培 养基鉴别。
不属于质粒被选为基因运载体的理由是（ D ）
A、能复制
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因 D、它是环状DNA
下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知
，该限制酶能识别的碱基序列及切点是A．CTTAAG，切点在和T之间 B．CTTAAG，切
点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．CTTAAC，切
*什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线处切 开时，切开的DNA两条单链的切口，是平 整的，这样的切口叫平末端。
思考
• 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？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种 限制酶来切割，会怎样呢？
思考
在自然界中有一些生物的DNA可能进入另 一种生物的细胞中。我们有没有学过相关 的实例？
现今存在的生物为什么没有在长期的进化 过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保 持一种稳定状态？
怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
1、来源：微生物
2、种类：4000种。
1.1 工具酶的发现和 基因工程的诞生
（一）基因工程的概念
基因工程又叫DNA重组技术。该技术 是在生物体外，通过对DNA分子进行人工 “剪切”和“拼接”，然后导入受体细胞 内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞 内表达，产生出人类所需要的基因产物。

•
基因工程的工具
一. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.来源：主要从细菌等微生物中分离出来
2. 功能：能够识别和切割DNA分子内一 小段特殊核苷酸序列的酶。
特点：一种限制酶只能特异性识别一种 特定核苷酸序列；并在特定切点切割。
DNA的分子结构
G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
氢键
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
例1、1972年 美国斯坦福大学
病毒SV40DNA 同一限制酶 λ噬菌体DNA DNA连接酶
重组DNA
世界首次成功的DNA体外重组实验， 是第一个人工DNA重组产物。
例2、1973年 美国斯坦福大学
含四环素抗性 基因的质粒
含卡那霉素抗 性基因的质粒
同一限制酶 重组DNA（既含四环 DNA连
DNA片段
载体
不同受体细胞
DNA片段扩增
找出
含目的基因的细胞
分离
目的基因
二、形成重组DNA分子 ——基因工程的核心
用相同的限制性核酸内切酶分别切割目 的基因和载体DNA（如质粒），使其产生 相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将两 者连接在一起，形成重组DNA。
（1） CTTCATGAATTCCCTAA
GAAGTACTTAAGGGATT
（2） GAATTCCGTAGAATTCGGATT
CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
二. DNA连接酶——“分子缝合针”
１、作用：将具有末端碱基互补的2个 DNA片段连接在一起，形成 的DNA分子成为重组DNA 分（子形。成磷酸二酯键）