新课标人教高中生物选修三专题一DNA重组技术的基本工具PPT学习教案.pptx

【DNA重组技术的基本工具】 DNA重组技术是现代生物学中的核心组成部分，主要应用于基因工程和分子生物学研究中。这项技术涉及三个关键元素，分别是限制性核酸内切酶（“分子手术刀”）、DNA连接酶（“分子缝合针”）以及运载体（“分子运输车”）。 1. **分子手术刀 - 限制性核酸内切酶** 限制性核酸内切酶是从原核生物中提取的蛋白质酶，能够识别DNA分子中特定的核苷酸序列，并在这些序列特定的位置切断DNA链，形成磷酸二酯键的断裂。至今已经发现超过4000种不同的限制酶，它们的来源、种类和识别序列各不相同。例如，EcoRⅠ酶能识别GAATTC序列并在G和A之间切割，形成黏性末端；而SmaⅠ酶则识别CCC/GGG序列并在C和G之间切割，产生平末端。黏性末端因其末端互补配对而得名，平末端则没有这种互补性。 2. **分子缝合针 - DNA连接酶** DNA连接酶是另一种至关重要的酶，它能将限制酶切割后的DNA片段重新连接起来，形成磷酸二酯键，从而恢复DNA的完整性。DNA连接酶主要有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，前者主要连接黏性末端，后者可以连接黏性末端和平末端。DNA聚合酶虽然也能形成磷酸二酯键，但它是在DNA链的3'末端添加新的核苷酸，与DNA连接酶的作用不同。 3. **分子运输车 - 运载体** 运载体是用于将外源基因送入目标细胞的DNA分子，通常为质粒、噬菌体或病毒DNA。一个理想的运载体需要满足以下条件：能在宿主细胞中稳定复制；含有多个限制酶识别位点，方便与目的基因连接；携带标记基因以便筛选成功转化的细胞；对受体细胞无害。标记基因如抗菌素抗性基因，可以让科学家通过添加特定抗菌素的培养基来筛选出成功转化的细胞。 在实际操作中，为了确保目的基因准确地插入到运载体中，通常会使用同种限制酶切割目的基因和运载体，这样产生的末端类型一致，有利于DNA连接酶的连接。因此，在基因工程中，切割目的基因和运载体时应使用同种限制酶，而在连接时则需要同种DNA连接酶，以确保连接效率和准确性。 总结来说，DNA重组技术通过这三种基本工具，实现了对DNA的精确切割、连接和转移，使得科学家能够在细胞间转移基因，进而研究基因功能、改良生物性状或生产药物。这项技术的发展极大地推动了生物科学的进步。