重组DNA技术的基本工具【知识 精讲精研 】 高二下学期生物人教版选择性必修3

讲课人：涂梦婷第三章

基因工程复习——基因通常是指具有遗传效应的DNA片段。基因：能够被转录（DNA→RNA）或能够调节转录的DNA片段基因是DNA片段，DNA片段不一定是基因复习——DNA的结构核酸DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）核苷酸(基本单位)磷酸五碳糖（核糖/脱氧核糖）含氮碱基脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸1’2’3’4’5’2’脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶AGCT胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶AGCU复习——DNA的结构核酸初步水解彻底水解核苷酸(基本单位)磷酸五碳糖含氮碱基复习——DNA的结构3’,5’—磷酸二酯键3’5’3’,5’—磷酸二酯键复习——DNA的结构3’5’双螺旋结构氢键A=TG≡C（碱基互补配对原则）反向平行5’3’3’5’双螺旋结构反向平行5’3’3’5’复习——DNA的结构DNA中的

交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

排列在内侧。脱氧核糖和磷酸碱基氢键A=TG≡C（碱基互补配对原则）复习——DNA的结构双螺旋结构氢键A=TG≡C反向平行5’3’3’5’

指按照人们的愿望，通过

等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的

和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA

上进行设计和施工的，因此又叫作

。转基因新的生物类型分子水平重组DNA技术基因工程环斑病毒的非转基因木瓜转基因木瓜导入抗性基因基因工程操作对象：原理：基因（分子水平）基因重组操作环境：生物体外(基因的表达在体内)

指按照人们的愿望，通过

等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的

和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA

上进行设计和施工的，因此又叫作

。转基因新的生物类型分子水平重组DNA技术基因工程操作对象：原理：基因（分子水平）基因重组操作环境：生物体外(基因的表达在体内)

指按照人们的愿望，通过

等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的

和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA

上进行设计和施工的，因此又叫作

。转基因新的生物类型分子水平重组DNA技术基因工程都是在生物体外完成的基因工程（视频）操作对象：原理：基因（分子水平）基因重组操作环境：生物体外(基因的表达在体内)目的：定向地改造生物的遗传特性，获得更符合人们需要的生物类型和生物制品

指按照人们的愿望，通过

等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的

和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA

上进行设计和施工的，因此又叫作

。转基因新的生物类型分子水平重组DNA技术第1节重组DNA技术的基本工具(第一课时)讲课人：涂梦婷第三章

基因工程培育抗虫棉的简要过程普通棉花（无抗虫特征）苏云金芽孢杆菌（有抗虫特征）提取抗虫基因棉花细胞与载体DNA拼接，导入（含抗虫基因）植物组织培养技术转基因抗虫棉这个过程需要哪些“分子工具”？重组DNA技术的基本工具限制性内切核酸酶——“分子手术刀”这个过程需要哪些“分子工具”？DNA连接酶——“分子缝合针”基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）来源：种类：主要是从原核生物中分离纯化出来的数千种——现在已经从约300种微生物种分离出了约4000种限制酶粘质沙雷式杆菌（Serratiamarcescens）SmaⅠ大肠杆菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ属名首字母种加词头两个字母菌株型号数字表示分离出来的第几种限制酶分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）特点：特异性5′3′5′3′EcoRⅠ中心轴线分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）特点：特异性5′3′5′3′EcoRⅠ中心轴线5′3′5′3′SamⅠ一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）特点：特异性5′3′5′3′EcoRⅠ中心轴线5′3′5′3′SamⅠ一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。黏性末端(AATT)平末端一般由6个核苷酸组成（回文序列）分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）BamHⅠ

;EcoRⅠ

;HindⅢ

;BglⅡ

。写出下列限制酶切割形成的黏性末端GATCAATTAGCTGATC判断2：不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端（

）判断3：相同的黏性末端也可能是由不同限制酶作用形成的（

）√√判断1：同种限制酶切割产生的黏性末端一定是相同的（

）√请判断：以下黏性末端是否由同一种限制酶作用产生的。分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）×GAATTCCAATTGGTTAAC分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）请结合左图，推测以下答案：①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键②产生_____个游离的磷酸基团③产生____个黏性末端④消耗____分子水2分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）请结合左图，推测以下答案：①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键②产生_____个游离的磷酸基团③产生____个黏性末端④消耗____分子水2222分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）请结合左图，推测以下答案：①限制酶一次可断开_____个磷酸二酯键②产生_____个游离的磷酸基团③产生____个黏性末端④消耗____分子水2222分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）1、想要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切_____个切口，可产生____个黏性末端，有____个磷酸二酯键被断开244GAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATG…TCCTAG…AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATGGGTATG…AATTCCATAC…5′3′5′3′分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）1、想要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切_____个切口，可产生____个黏性末端，有____个磷酸二酯键被断开2、如果把两种来源不同DNA用同一种限制酶来切割，会怎么样？244会产生相同的黏性末端分子手术刀——限制性内切核酸酶（限制酶）根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身安全。旁栏思考推测限制酶为什么不会剪切原核生物本身的DNA？

含有某种限制酶的细菌的DNA分子不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰

（甲基化）1.基因工程的诞生和发展①

别名:

。②

原理:

。③

操作对象:

。④

操作水平:

。⑤

操作环境:生物

（体内/体外）进行⑥

结果：

。⑦

优点：

基因重组DNA分子水平重组DNA技术基因体外创造出符合人们需要的生物类型和生物产品

定向改造生物性状（目的性强）复习复习限制酶来源特点原核生物特异性只识别特定的核苷酸序列只断开特定部位的磷酸二酯键一般由6个核苷酸组成（回文序列—中心对称、反向平行）①能根据切出的片段说出限制酶的识别序列和位点···TG···ACCA···GT······G···CTGCAACGTC···G···切割末端类型黏性末端和平末端复习②限制性核酸内切酶作用后产生的黏性末端、断裂的磷酸二酯键数等问题Ⅰ质粒切割时断开了____个磷酸二酯键Ⅱ质粒切割前后分别有____、____个游离的磷酸基团Ⅲ质粒切割时产生____个黏性末端Ⅳ质粒切割时消耗____分子水SamⅠ20222Ⅰ断开了____个磷酸二酯键Ⅱ产生了____个游离的磷酸基团Ⅲ产生了____个黏性末端Ⅳ消耗了____分子水4444复习已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）A.3B.4C.9D.12a、b、c、dab、bc、cd、abc、bcd、C复习已知某限制性内切酶在一环状DNA分子上有3个酶切位点，如下图所示，现有多个上述环状DNA分子，如果每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，从理论上分析，产生不同长度的DNA片段最多有()A.6种B.7种C.8种D.9种Ba、b、cab、bc、ca、链状abcabc1.下列关于限制酶的说法，正确的是()A.限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键练习B下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（）A.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性B.限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNAC.限制酶在任何部位都能将DNA切开D.限制酶只能从原核生物中提取练习B3.某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是（）练习A.①②B.③④C.①③D.②④B

下图甲是一个DNA片段，箭头处代表不同限制酶的切点，

据图回答：（1）用EcoRⅠ酶切，能得到

种DNA片段；（2）用PstⅠ完全酶切，能得到

种DNA片段；（3）同时用SmaⅠ和PstⅠ完全酶切，能得到

种DNA片段；（4）只用PstⅠ酶切，最多能得到

种DNA片段。2355练习AGTCATTCGATA分子缝合针——DNA连接酶将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。作用：AGTCATTCGATAA×分子缝合针——DNA连接酶①…CTGCA…G②…C…GTTAAG…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④C.①④；②③D.以上都不对

以下哪些末端能够重新组合在一起？①③连接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶识别。②④连接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶识别。能不能√…CTGCAG……GACGTC……CAATTC……GTTAAG…分子缝合针——DNA连接酶①…CTGCA…G②…C…GTTAAG…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④C.①④；②③D.以上都不对

以下哪些末端能够重新组合在一起？由不同限制酶切割所得的两个相同的黏性末端不能再被之前所用的限制酶识别√分子缝合针——DNA连接酶种类：平末端黏性末端类型来源功能只缝合____________缝合_________和_________________结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________大肠杆菌T4噬菌体黏性末端黏性末端平末端(效率较低)磷酸二酯键E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶DNA连接酶vsDNA聚合酶AGTCATADNA聚合酶DNA连接酶vsDNA聚合酶DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质不同点模板作用对象作用结果用途都能催化