2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三3-1重组DNA技术的基本工具课件（18张）

3.1重组DNA技术的基本工具学习目标1.概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科的基础上发展而来的。2.结合课本插图,掌握限制酶及DNA连接酶的作用。识记重组DNA技术中,载体需要具备的条件。3.模拟制作重组DNA模型。4.实验探究DNA的粗提取与鉴定。

番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。

DNA双螺旋的直径只有2nm,对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？非转基因番木瓜转基因番木瓜问题探讨一、基因工程发展历程1944年艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物个体间转移。1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年，64个密码子均被破译成功。1970年科学家在细菌中发现了第一个限制性核酸内切酶（简称限制酶）1972年，伯格首先在体外进行了DNA的改造，成功构建了第一个体外重组DNA分子。1982年，第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说。1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。20世纪70年代初，多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。1973年，科学家证明了质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现了物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。1985年，穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段。二、基因工程概念按照人们的愿望，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，因此又叫做重组DNA技术。2.原理：基因重组3.操作水平：DNA分子水平4.结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的生物类型和生物产品1.概念：理解巩固基因工程是一种新兴的生物技术,实施该工程的最终目的是(

)A.定向提取生物体的DNA分子B.定向对DNA分子进行人工“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向改造生物的遗传性状D

③来源：

主要从原核生物中分离纯化来的①作用:磷酸二酯键④结果：形成黏性末端能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。三、基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性内切核酸酶②作用部位：平末端G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割(EcoRⅠ)把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？理解巩固①作用：②种类：⑴E·coliDNA连接酶⑵T4DNA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。2.分子缝合针---DNA连接酶G

C

TT

AA

AA

TT

C

G类型来源E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶功能大肠杆菌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)相同点差别限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是

(

)A．DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B．限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸C．E.coliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端D．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNAB理解巩固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形成磷酸二酯键都是蛋白质

不需要需要DNA的一条链作模板形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键理解巩固DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？质粒将外源基因送入受体细胞。①作用：动植物病毒λ噬菌体的衍生物②种类：质粒3.分子运输车---运载体③运载体需具备的条件:a.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存b.有一个至多个限制酶切点c.有某些标记基因d.对受体细胞无害、易分离能进入受体细胞并在受体细胞内复制并表达便于与不同目的基因结合便于鉴定和筛选HindIII和EcoRI下列操作中选用哪种限制酶切割来构建重组质粒？理解巩固1、选目的基因两端和运载体都有的酶切位点；2、所选酶切位点不能破坏目的基因以及标记基因。规律：---选择酶切位点的原则：探究-实践DNA的粗提取与鉴定1.基础知识利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质上的差异，提取DNA，去除其他成分。提取DNA分子的基本思路2.原理粗提取：①DNA不溶于酒精，某些蛋白质溶于酒精。②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，可溶于2mol/LNaCl溶液。③DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性鉴定：一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色00.14NaCI浓度（mol/L）DNA溶解度3.实验材料选用DNA含量相对较高的生物组织新鲜洋葱（也可选用香蕉、菠菜、菜花和猪肝等，提取DNA的方法可能稍有不同）4.步骤称取约30g洋葱切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。①

研磨洋葱②过滤获取含DNA的上清液研磨洋葱在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。也可直接将研磨液倒入塑料离心管中，1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。④DNA的鉴定1号试管2号试管加入2mol/LNaCl溶液5mL5mL丝状物(DNA)不加加入用玻璃棒搅拌无丝状物溶解加入二苯胺试剂4mL4mL沸水浴5min5min观察现象不变蓝变蓝鉴定结果③冷却酒精析出DNA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。下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是()A.DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂B.预冷的乙醇溶液可用来粗提取DNAC.用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热D.鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水浴理解巩固D限制酶DNA连接酶载体①对受体细胞无害；②有一个至多个限制酶切割位点；③有特殊的标记基因；④能自我复制或能整合到宿