人教版高中生物选修3 1.1《DNA重组技术的基本工具》精品课件

1、1.1 DNA重组技术的基本工具新课导入这样的组合，如果用传统的育种方法能否实现？新课导入含有抗虫基因的棉花能产生狂犬病抗体蛋白的转基因烟草学习目标1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程的诞生历程，说出基因工程的概念；2.通过阅读文本、观察图片、师生交流，说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用。新课导入一、基因工程的概念 基因工程又叫基因拼接技术或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”，对生物的基因进行改造和重新组合，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。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过

2、程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切拼接 导入表达概念分析：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌想一想需要做哪些关键工作？抗虫棉抗虫棉普通棉普通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（有抗虫基因）提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组DNA导入形成基因工程培育抗虫棉的关键步骤关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：形成重组DNA关键步骤三：重组

3、DNA导入受体(棉花)细胞“分子手术刀” 限制性核酸内切酶“分子缝合针” DNA连接酶“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体工具酶1、限制性核酸内切酶（简称限制酶） 能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。 含义：主要从原核生物中分离得到 来源：二、基因工程的基本工具这类酶存在于原核生物中有什么作用呢？切割外源DNA，使之失效，达到保护自身的目的。专一性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。作用特点：EcoRIA AGTTCCTTA A GCTTA AGGAATTC识别识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开之间切开限制酶在切断DNA

4、时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸，他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。 要想获得某个特定性状的基因必须用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？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？会产生相同的黏性末端。思 考SmaC CCG G GG G G C C C识别识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和C之间切开之间切开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。C CCG G GG G GC C C小结：限制性核酸内切酶特点：专一性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点

5、切割。来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。结果：产生黏性末端（碱基互补配对）、平末端。举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端，Sma能识别CCCGGG序列，并在C 和 G之间切割形成平末端 。CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTT A AA A TTGCGCGCTAATCGTT A AA A TTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA连接酶两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 连接部位：具有相同黏性末端的两个DNA片段连接起来，形成重组DN

6、A分子。 结果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶类型：CGGCCGTTAAAATTGCTATACCCGGGGGGCCC T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低。T4DNA连接酶 用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要形成几 个磷酸二酯键？ 2个 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？ 4个 外源基因（如抗虫基因）怎样才能运送到受体细胞（如棉花细胞）？需要“分子运输车”基因进入受体细胞的载体思 考小结：“分子

7、缝合针” DNA连接酶作用：把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来。作用原理：催化磷酸二酯键形成类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)相同点差别3、基因载体（运载体） 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。 作用：条件：能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存有一个或多个限制酶切点，可使外源基因插入其中 具有某些遗传标记基因，以便进行筛选对受体细胞无害 三、基因工程的基本工具质粒（最常用）、噬菌体和某些动植物病毒种类：质粒的特点： 是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA分子外

8、并能自我复制的小型双链环状DNA分子。能复制并带着插入的目的基因一起复制。有切割位点有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？会在细胞增殖中丢失 外源的基因不可能插入 如果载体上有遗传标记基因，就可通过标记基因的表达来检测。 将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的外源基因也可能无法表达。 思 考随堂测试1、有关基因工程的叙述中，正确的是（ ）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的载体 C、载体必须具备的条件之一

9、是：具有多个限制酶 切点，以便与目的基因连接D、DNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键C2、下列有关基因工程和限制性核酸内切酶的描述，错误的是()A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制性核酸内切酶的活性受温度的影响C限制性核酸内切酶能识别和切割RNAD限制性核酸内切酶可从原核生物中提取C3、基因工程是在分子水平上进行的操作，该过程中科学家所用的“手术刀”、“缝合针”和常采用的“运输车”分别是（ ）A限制酶、DNA连接酶、质粒B限制酶、DNA聚合酶、噬菌体CDNA连接酶、限制酶、动植物病毒DDNA连接酶、限制酶、质粒A4、下列有关质粒的叙述，正确的是（ ）A质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒