【优化方案】2013高中生物 第4章第1节 基因工程课件 苏教版选修3

1、第第4章基因工程章基因工程第第1节基因工程的基本原理节基因工程的基本原理和技术和技术课前预习学案课前预习学案课堂互动探究课堂互动探究课标领航课标领航知能优化训练知能优化训练第第 节基因工程的基本原理和技术节基因工程的基本原理和技术11.简述基因工程的原理简述基因工程的原理2说明基因工程操作技术的突破说明基因工程操作技术的突破【重点重点】基因工程操作技术的突破基因工程操作技术的突破【难点难点】掌握基因工程操作技术的突掌握基因工程操作技术的突破破情景导引情景导引你听说过让山羊生产你听说过让山羊生产“人奶人奶”吗？不要怀疑，吗？不要怀疑，这的确是个事实。俄罗斯和白俄罗斯这的确是个事实。俄罗斯和白俄罗

2、斯的科学家经过多年的研究，终于在的科学家经过多年的研究，终于在2009年成功地培育出了一批能生产年成功地培育出了一批能生产“人奶人奶”的转基因山羊。该项目负责的转基因山羊。该项目负责人人埃琳娜埃琳娜萨德奇科娃博士介绍说，乳铁萨德奇科娃博士介绍说，乳铁蛋白是人奶中所含有的一种天然抗生蛋白是人奶中所含有的一种天然抗生素，可以帮助不具备成熟免疫系统的素，可以帮助不具备成熟免疫系统的婴儿提高免疫力。然而，普通羊的乳婴儿提高免疫力。然而，普通羊的乳汁中没有这一成分。他们将人体的乳汁中没有这一成分。他们将人体的乳铁蛋白基因转移到山羊的基因组中，铁蛋白基因转移到山羊的基因组中，使转基因山羊能够分泌出含人体乳

3、铁使转基因山羊能够分泌出含人体乳铁蛋白的乳汁。他们已在莫斯科郊外的蛋白的乳汁。他们已在莫斯科郊外的一个农场内培育了一个农场内培育了90多只这样的转基多只这样的转基因山羊。你知道怎样才能将人体的乳因山羊。你知道怎样才能将人体的乳铁蛋白基因转移到山羊体内吗？快进铁蛋白基因转移到山羊体内吗？快进入本节的学习，来了解一下吧！入本节的学习，来了解一下吧！课前预习学案课前预习学案一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程也叫基因工程也叫DNA重组技术重组技术,是在是在_水平上进行的一种遗传操作，按照预先水平上进行的一种遗传操作，按照预先设计的蓝图，借助于设计的蓝图，借助于_的技术，的技术，提取生物的提取

4、生物的_,在体外进行在体外进行加工改造或加工改造或_,从而从而_改变改变生物的遗传特性生物的遗传特性,创造创造_。分子分子实验室实验室基因或基因组基因或基因组重新组合重新组合定向定向新型的生物新型的生物DNA是主要遗传物质是主要遗传物质DNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构遗传密码遗传密码思考感悟思考感悟1.人的胰岛素基因转入大肠杆菌后能人的胰岛素基因转入大肠杆菌后能成功表达的原因是什么？成功表达的原因是什么？提示：提示：遗传密码的通用性是实现不同遗传密码的通用性是实现不同生物间基因转移和表达的前提。生物间基因转移和表达的前提。二、基因工程操作技术的突破二、基因工程操作技术的突破1DNA分子的切割

5、技术分子的切割技术(1)工具：工具： _“分子手术刀分子手术刀”。(2)主要来源：主要来源：_。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶微生物微生物(3)特点：能够识别特点：能够识别DNA特定的特定的_，切开两个核苷酸之间的，切开两个核苷酸之间的_。(4)DNA末端：限制性核酸内切酶切割末端：限制性核酸内切酶切割DNA产生产生_。核苷核苷酸序列酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端2DNA分子的连接技术分子的连接技术(1)工具：工具：DNA连接酶连接酶“分子缝纫分子缝纫针针”。(2)作用：将作用：将_缝合起缝合起来。来。3DNA分子的运载工具分子的运载工具(1)运载体的条件运载体的条件双链双链DN

6、A片段片段能够在细胞内能够在细胞内_的较小的的较小的DNA分子。分子。能使带进去的能使带进去的DNA在细胞内在细胞内_。具有简单的特性，如具有简单的特性，如_、免疫、免疫性。供重组性。供重组DNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。自我复制自我复制复制复制抗药性抗药性(2)运载体的种类运载体的种类_：是一种裸露的、结构简单、：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核独立于细菌拟核DNA之外，并具有之外，并具有_能力的双链环状能力的双链环状DNA分子分子,带有抗性基因，能进出细胞。带有抗性基因，能进出细胞。_。动植物病毒。动植物病毒。质粒质粒自我复制自我复制噬菌体噬菌体思考感悟思考感悟2.限制性核酸内切酶

7、与限制性核酸内切酶与DNA水解酶有水解酶有何区别？何区别？提示：提示：DNA水解酶可以水解水解酶可以水解DNA分子分子上的任何一个磷酸二酯键，将上的任何一个磷酸二酯键，将DNA水水解为脱氧核苷酸；限制性核酸内切酶解为脱氧核苷酸；限制性核酸内切酶只能识别特定序列，在特定位点切开只能识别特定序列，在特定位点切开磷酸二酯键，形成黏性末端。磷酸二酯键，形成黏性末端。课堂互动探究课堂互动探究利用图解法理解记忆限制利用图解法理解记忆限制酶的有关问题酶的有关问题要点一要点一1限制酶都是切割识别特定的核苷限制酶都是切割识别特定的核苷酸序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯酸序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。键。2限制

8、酶切出的黏性末端和平末端限制酶切出的黏性末端和平末端的区别：的区别： 下列黏性末端属于同一种限制下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是酶切割而成的是()ABC D【思路点拨思路点拨】本题考查限制酶的特本题考查限制酶的特点，限制酶能识别特定核苷酸序列，点，限制酶能识别特定核苷酸序列，在特定位点切割在特定位点切割DNA分子，形成互补分子，形成互补的黏性末端。的黏性末端。【尝试解答尝试解答】B互动探究互动探究该题中的限制酶切割位点是什么？识该题中的限制酶切割位点是什么？识别的碱基序列是什么？别的碱基序列是什么？提示：提示：切割位点：切割位点：GA，之间的，之间的磷酸二酯键，识别序列：磷酸二酯键，识

9、别序列：GAATTC。1几种酶的比较几种酶的比较和和DNA有关的几种酶有关的几种酶要点二要点二项目项目种类种类限制酶限制酶DNA连接连接酶酶DNA聚合聚合酶酶解旋解旋酶酶作作用用底底物物DNA分分子子DNA分子分子片段片段脱氧脱氧核苷核苷酸酸DNA分子分子项目项目种类种类限制酶限制酶DNA连接连接酶酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作作用用部部位位磷酸二磷酸二酯键酯键磷酸磷酸二酯二酯键键磷酸二磷酸二酯键酯键碱基对碱基对间的氢间的氢键键作作用用结结果果形成黏形成黏性末端性末端或平末或平末端端形成形成重组重组DNA分子分子形成新形成新的的DNA分子分子形成单形成单链链DNA分子分子2上述四种酶的作用

10、部位上述四种酶的作用部位限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶作用于聚合酶作用于部位，部位，DNA解旋解旋酶作用于酶作用于部位。部位。【特别提醒特别提醒】由于核苷酸分子间的由于核苷酸分子间的氢键是分子间作用力，其断裂与重新氢键是分子间作用力，其断裂与重新形成均与限制性核酸内切酶、形成均与限制性核酸内切酶、DNA连连接酶无关。接酶无关。 据图所示，有关工具酶功能的据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是叙述错误的是()A限制性核酸内切酶可以切断限制性核酸内切酶可以切断a处处BDNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开DDNA连接

11、酶可以连接连接酶可以连接c处处【思路点拨思路点拨】本题考查和本题考查和DNA有关有关的几种酶的作用，解答此题的关键是的几种酶的作用，解答此题的关键是熟记相关酶的作用部位。熟记相关酶的作用部位。【解析解析】限制性核酸内切酶切割限制性核酸内切酶切割DNA分子时破坏的是分子时破坏的是DNA链中的磷酸链中的磷酸二酯键，如图二酯键，如图a处。处。DNA聚合酶是将单聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的个核苷酸加到已有的核酸片段的3末末端的羟基上端的羟基上,形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键,因此因此,DNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处。解旋酶解开两个处。解旋酶解开两个碱基对之间的氢键，即使碱基对之间的氢

12、键，即使b处解开。处解开。DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如二酯键，如a处，而图示的处，而图示的c处连接的处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。糖。【尝试解答尝试解答】D跟踪训练跟踪训练1下列关于下列关于DNA连接酶的叙述正确连接酶的叙述正确的是的是()催化相同的黏性末端的催化相同的黏性末端的DNA片段之片段之间的连接间的连接催化不同黏性末端的催化不同黏性末端的DNA片段之间片段之间的连接的连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键催化两个黏性末端互补碱基间氢键的

13、形成的形成催化催化DNA分子脱氧核苷酸链的脱氧分子脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸间的磷酸二酯键的形成核糖与磷酸间的磷酸二酯键的形成A BC D解析：选解析：选D。DNA重组技术中，两个重组技术中，两个DNA片段间必须有相同的黏性末端才片段间必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；具有相同黏能互补配对，进行结合；具有相同黏性末端的性末端的DNA分子连接时，分子连接时，DNA连接连接酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸间的磷酸二酯键的形成，核糖与磷酸间的磷酸二酯键的形成，即把即把“梯子梯子”的扶手缝合起来。解答的扶手缝合起来。解答此类题目时，应注意理解此类题

14、目时，应注意理解DNA连接酶连接酶的作用部位以及的作用部位以及DNA聚合酶的区别。聚合酶的区别。DNA连接酶是在两个连接酶是在两个DNA片段之间形片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个脱氧核苷成磷酸二酯键，不是在单个脱氧核苷酸与酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键；片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的有的DNA片段的末端的羟基上，形成片段的末端的羟基上，形成磷酸二酯键。磷酸二酯键。常用的载体常用的载体质粒质粒要点三要点三1来源及结构：质粒存在于细菌等原来源及结构：质粒存在于细菌等原核生物中核生物中,是一种裸露的、结构简单、是一种裸露的、结构简单、独

15、立于细菌拟核独立于细菌拟核DNA之外，并且具有之外，并且具有自我复制能力的双链环状自我复制能力的双链环状DNA分子，分子，如下图所示：如下图所示：2遗传标记基因：质粒上有一些特殊遗传标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四环素基因、抗氨苄青的基因，如抗四环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组霉素基因，用于对重组DNA进行鉴定进行鉴定和选择。和选择。3作为载体的条件作为载体的条件(1)能自我复制；能自我复制；(2)有一个至多个限制酶切割位点；有一个至多个限制酶切割位点；(3)有特殊的标记基因；有特殊的标记基因；(4)能使进去的能使进去的DNA在细胞里复制。在细胞里复制。【特别提醒特别提醒】质粒的

16、主要来源是微质粒的主要来源是微生物，其中细菌细胞中含有质粒，放生物，其中细菌细胞中含有质粒，放线菌、酵母菌细胞中也含有质粒。线菌、酵母菌细胞中也含有质粒。 如图为大肠杆菌及质粒载体的如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。结构模式图，据图回答下列问题。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上上称为称为_，其作用是其作用是_。(4)下列常在基因工程中用为载体的是下列常在基因工程中用为载体的是()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌环状土壤农杆菌环状RNA分子分子C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体动物细胞的染色体【思路点拨思

17、路点拨】本题考查质粒的相关本题考查质粒的相关知识，解答此题应掌握如下知识：知识，解答此题应掌握如下知识：质粒的结构质粒的结构质粒的功能质粒的功能【解析解析】本题通过质粒结构的模式图本题通过质粒结构的模式图考查质粒的功能和特点，分析如下：考查质粒的功能和特点，分析如下：解析：选解析：选D。本题考查基因工程的工。本题考查基因工程的工具具运载体。解答本题的关键是记运载体。解答本题的关键是记住、理解运载体必须具备的条件和常住、理解运载体必须具备的条件和常用的运载体。作为运载体必须具备的用的运载体。作为运载体必须具备的条件：条件：在宿主细胞中能保存下来并在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；能大量复制；有多个限制性核酸内有多个限制性核