【教学课件】第1节 重组DNA技术的基本工具 示范课件1

第1节重组DNA技术的基本工具第1课时第3章基因工程新课引入我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中常常会受到一些害虫的侵袭，以棉铃虫最为常见。棉铃虫可以使棉花减产1/3，严重时甚至能使棉田绝收。大量使用农药杀虫不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的。为什么传统的杂交育种方法培育不出抗虫棉，基因工程却可以呢？基因工程是如何进行操作的？它给我们的生产和生活带来了怎样的影响？一、基因工程的诞生和发展

基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，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。1．基因工程的概念一、基因工程的诞生和发展1．基因工程的概念别名重组DNA技术、转基因技术操作环境操作对象操作水平结果原理特点主要在生物体外基因（DNA）DNA分子水平创造出人类需要的新的生物类型和生物产品基因重组定向改造生物遗传特性；彻底打破种间界限温故知新基因重组还有哪些类型？减数分裂I前期，同源染色体上非姐妹染色单体间的互换；减数分裂I后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合。一、基因工程的诞生和发展拓展1

基因工程成功的理论基础（1）基因是控制生物性状的结构和功能单位，表达具有一定的独立性。（2）生物的DNA都以4种脱氧核苷酸为基本单位，一般情况下，DNA分子具有独特的双螺旋结构，这为不同生物的DNA成功拼接提供了物质基础。（3）生物界共用一套遗传密码，这为某种生物的基因在其他生物细胞内成功表达提供了可能。一、基因工程的诞生和发展一、基因工程的诞生和发展2．基因工程的诞生和发展阅读教材68~69页“科技探索之路”的内容，沿着时间顺序，以关键词的形式列出基因工程的发展过程。学生活动一、基因工程的诞生和发展证明了DNA是遗传物质，DNA可在同种生物的不同个体之间转移。1944年首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定。1950年建立了DNA双螺旋结构模型并提出了DNA自我复制的假说。1953年一、基因工程的诞生和发展实验证明DNA的半保留复制并提出中心法则。1958年破译了氨基酸密码子。1961年质粒有自我复制能力，可在细菌细胞间转移。1967年一、基因工程的诞生和发展发现第一个限制性内切核酸酶。1970年发现多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶。20世纪70年代成功构建第一个体外重组DNA分子。1972年一、基因工程的诞生和发展证明质粒可以作为基因工程的载体，实现物种间的基因交流。1973年发明DNA序列分析的方法，DNA合成仪问世。1977年第一个基因工程药物——重组人胰岛素被批准上市。1982年一、基因工程的诞生和发展采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。1983年我国培育出世界上第一条转基因鱼。1984年发明PCR，为获取目的基因提供有效手段。1985年一、基因工程的诞生和发展人类基因组计划的测序任务完成。1990年发明多种高通量测序技术。21世纪以来利用基因编辑技术编辑了哺乳动物基因组。2013年阅读课本第74页“探究实践”中原理和材料用具的内容，思考DNA粗提取的原理，以及材料的选择。学生活动二、DNA的粗提取与鉴定（一）实验原理1．提取思路DNA、RNA、蛋白质和脂质在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异选用适当的物理或化学方法对他们进行提取。二、DNA的粗提取与鉴定（一）实验原理2．提取原理

DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用此原理可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。3．鉴定原理

DNA遇二苯胺，在沸水浴条件下，会出现蓝色。注意事项：二苯胺试剂要现配现用，鉴定时溶液蓝色的深浅与溶液中含量的多少有关。二、DNA的粗提取与鉴定（二）材料用具1．植物材料

新鲜的洋葱，菠菜，菜花，香蕉，草莓等。2．动物材料

新鲜的猪肝等。

可以选用猪的血液作为实验材料吗？为什么？

不可以，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，DNA含量太少。二、DNA的粗提取与鉴定（二）材料用具3．试剂

研磨液、体积分数为95%的酒精、2mol/L的NaCl溶液、二苯胺试剂和蒸馏水等。（研磨液和二苯胺的配方参见附录2）4．用具

烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、纱布、漏斗、试管、试管架、试管夹、酒精灯、石棉网、三脚架、火柴、刀片和天平等。二、DNA的粗提取与鉴定阅读74~75页的方法步骤，思考以下问题：学生活动11．植物材料含有细胞壁，如何破除细胞壁？有无其他方法？

研磨法去除细胞壁；也可以加入纤维素酶提高研磨效果。2．第一次过滤后DNA在沉淀中还是上清液中？上清液（三）方法步骤二、DNA的粗提取与鉴定3．析出时为什么要选用预冷的酒精溶液？

可抑制水解酶的活性，抑制DNA降解；抑制分子运动，使DNA易形成沉淀；有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。4．搅拌时需要如何操作？应用玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，避免破坏DNA。5．还有什么方法可以代替冷却的酒精析出DNA？离心后取沉淀物。（三）方法步骤二、DNA的粗提取与鉴定取上清液充分研磨纱布过滤95%冷酒精离心离心丝状物沉淀物以小组为单位画出实验流程简图。学生活动2（三）方法步骤二、DNA的粗提取与鉴定1．研磨洋葱

称取约30g洋葱切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。2．过滤获取含DNA的上清液方法一：在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，取上清液。方法二：直接将研磨液倒入塑料离心管中，1500r/min的转速下离心5min，取上清液。（三）方法步骤二、DNA的粗提取与鉴定3．析出DNA方法一：在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液（体积分数为95%），静置2~3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分；（三）方法步骤加入预冷酒精二、DNA的粗提取与鉴定3．析出DNA方法二：将溶液倒入塑料离心管中，在10000r/min的转速下离心5min，弃上清液，将管底的沉淀物（粗提取的DNA）晾干。（三）方法步骤离心弃上清液二、DNA的粗提取与鉴定4．DNA的鉴定（三）方法步骤试管编号对照组实验组步骤12mol/L的NaCl溶液2mol/L的NaCl溶液步骤2不进行任何处理加丝状物或沉淀步骤3加4mL二苯胺，混匀加4mL二苯胺，混匀步骤4沸水浴5min沸水浴5min实验现象溶液不变蓝色溶液逐渐变成蓝色实验结论DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色二、DNA的粗提取与鉴定当实验试剂缺乏时，可以用家用洗洁精或洗衣粉（含有蛋白酶的表面活性剂）代替研磨液，也能达到裂解细胞膜、让蛋白质变性的目的。还可以在研磨过滤后的滤液中加入嫩肉粉（含有木瓜蛋白酶）促使蛋白质水解。拓展2二、DNA的粗提取与鉴定①取一段长约2cm的去皮香蕉，剪碎置于玻璃杯中。②加入10mL温水，2g食盐，5滴洗洁精，充分研磨。③用双层纱布过滤研磨液，收集滤液。④向滤液中加入2g嫩肉粉，混合均匀。⑤将滤液置于55~60℃（木瓜蛋白酶作用的最适温度）的水浴中加热5～10min⑥冷却，加入等体积、预冷的体积分数为95％的酒精。⑦静置2～3min，用玻璃棒（或筷子）挑取白色絮状析出物。拓展3香蕉中DNA的粗提取实验二、DNA的粗提取与鉴定1．你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定的结果如何？

观察提取的DNA颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺试剂鉴定呈蓝色说明实验基本成功；如果不呈蓝色，可能的原因有：提取的DNA含量低，实验操作失误等。2．你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗?核蛋白、多糖等杂质。（四）结果分析与评价二、DNA的粗提取与鉴定3．与其他同学提取的DNA进行比较，看看实验结果有何不同，分析产生差异的原因。

对比各个小组DNA的纯度、颜色、二苯胺试剂显色的深浅等。如果为同一种实验材料却出现较大差异，可能是实验操作不够规范造成；如果为不同材料，可能与材料本身DNA含量多少有关。（四）结果分析与评价课堂小结基因工程的概念原理操作水平特点基因工程的诞生和发展DNA的粗提取和鉴定原理步骤研磨洋葱过滤取上清液95%冷酒精析出DNADNA的鉴定课堂检测1．玉米的PEP（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定CO2的能力较水稻的强60倍。我国科学家正致力于将玉米的PEPC基因导入水稻中，以提高水稻产量。下列有关该应用技术的叙述，错误的是（

）A．该技术是在DNA水平上进行设计和施工的B．该技术的操作环境是生物体内C．该技术的原理是基因重组D．该技术的优点是定向培育人类需要的生物类型B课堂检测2．关于DNA粗提取和鉴定实验中，下列叙述错误的是（

）A．哺乳动物的红细胞不宜选作DNA提取材料B．DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色C．改变NaCl溶液