3.1重组DNA技术的基本工具课件高二下学期生物人教版选择性必修3(1)2

大概念5

基因工程赋予生物新的遗传特性重要概念5.1

基因工程是一种重组DNA技术次位概念：5.1.1概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的

5.1.2

阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种工具目标学习目标通过棉铃虫引发的科技大战，介绍转基因抗虫棉的作用机理，引导学生阐明基因工程的理论基础。通过模拟制作活动，阐明限制酶、DNA连接酶和载体的作用。探究DNA的物理与化学性质，进行DNA分子的提取与鉴定。情

境

探

究思考：①传统的杂交育种方法能培育出抗虫棉(抗棉铃虫)吗？②根据以上资料大胆猜想可以怎样培育出抗虫棉(抗棉铃虫)。资料1:我国是棉花的生产和消费大国，以新疆棉最为著名。在棉花种植过程中，常常会受到棉铃虫的侵袭，这会使棉花大量减产。而大量施用农药不仅提高了生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。资料2:苏云金杆菌有一种杀虫基因/Bt毒蛋白基因，它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。不能，因为棉花本身不具有“杀虫基因”。基因工程基因工程：是指按照人们的愿望，通过

等技术，赋予生物

，创造出更符合人们需要的

。转基因新的遗传特性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

水平上进行设计和施工的，因此又叫作

。重组DNA技术DNA分子基因工程基本工具一、准确切割DNA分子的“分子手术刀”

。二、将DNA片段再连接起来的“分子缝合针”

。三、将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的“分子运输车”

。限制性内切核酸酶(限制酶)DNA连接酶功能：①它们能够识别双链DNA分子的

。

②使每一条链中

的

断开。功能：能够将两个

的酶。【作用机理：恢复被

切开的

】①基因工程中使用的载体有？

质粒：一种

、

、

于

或

之外，并具有

的DNA分子。②上述”体外重组好的DNA分子”是指？载体分子缝合针“分子手术刀”——限制性内切核酸酶关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌DNA中提取出来关键步骤二：抗虫基因与载体“缝合”关键步骤三：抗虫基因导入棉花细胞“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解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？

1.来源：主要从

中分离纯化来的，

种。

2.特点:能够识别

的

,并使每一条链中特定部位的

断开。3.识别序列:

限制酶的识别序列由

个核苷酸组成，少数4个、8个或其他数量根据P71内容，回答下列问题：4.限制酶切割产生的末端:

或

。一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”简称：原核生物双链DNA分子特定核苷酸序列磷酸二酯键大多数6黏性末端平末端TGCCGTAA5'3'5'3'3.识别序列:限制酶(EcoRⅠ)能识别

序列，并在

和

之间切________

键,形成

末端。-GAATTC--CTTAAG-GA黏性磷酸二酯EcoRI5'5'3'3'黏性末端中心轴线SmaI5'5'3'3'平末端限制酶(SmaⅠ)能识别

序列，并在

和

之间切割形成

末端。-CCCGGG--GGGCCC-GC平中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称的SpeⅠ_______HindⅢ_________XbaⅠ_______XhoⅠ______

_2.同种限制酶切割形成的黏性末端相同吗？不同限制酶切割形成的黏性末端一定不同吗？3.（拓展2第1问）哪种限制酶切割产生的片段能与SpeⅠ切割产生的片段相连接？为什么？4.（拓展2第2问）不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端

，这在基因工程操作中有什么意义？相同CTAG

CTAGTCGA【练习p75】1.哪几种限制酶切割可以形成黏性末端？请写出对应的黏性末端（注意：从5’往3’读）切割位点的选择范围扩大XbaⅠ两者切割产生了相同的黏性末端（同尾酶）

AGCT不一定P71

旁栏思考题P74

练习与应用

你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。1.想一想，为什么限制酶不切割细菌（原核生物）本身的DNA分子？原核生物DNA不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰对比做题5′-TCCGAATTCTC………Bt…………ATGAATTCCATA---3′3′-AGGCTTAAGAG……基因………TACTTAAGGTAT---5′1.选取哪种限制酶？原因？2.小组合作，商讨后确定切割位置；3.尝试操作，将Bt基因“切割”下来；4.想一想用限制酶把Bt基因切下后，一共产生了几个末端，断了几个磷酸二酯键？5′-TCCG3′-AGGCTTAAAATTCCATA---3′GGTAT---5′4个黏性末端4个EcoRI实践活动：用剪刀模拟限制酶的作用获取Bt基因

一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAAGCTTAAAAT

TCGGCTTAAAATTCG用DNA连接酶连接两个片段之间的磷酸二酯键作用：二、DNA连接酶——“分子缝合针”将切下的DNA片段拼接成新的DNA分子重组DNA分子种类______________________________________来源大肠杆菌T4噬菌体作用差别只连接____________缝合___________和____________E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶黏性末端黏性末端平末端（效率较低）都能将双链DNA片段“缝合“起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。2种类:二、DNA连接酶——“分子缝合针”旁栏思考题DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗为什么DNA连接酶AG

T

AC

TA

A

T

DNA母链DNA聚合酶DNA聚合酶T……T……A……A……T……A……T……C………G………DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用部位不同点作用对象作用结果 都能催化形成磷酸二酯键

形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链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DNA连接酶与DNA聚合酶的区别二、DNA连接酶——“分子缝合针”比较与DNA相关的五种酶名称作用部位作用结果限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个或多个片段DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键将双链DNA分子局部解旋为单链1.载体的作用是什么？2.有哪些种类？3.常用的载体是哪种？其有什么特征？4.作为载体应具备什么条件？提示：①载体能与外源基因连接需具备什么条件？②载体要使携带的外源基因在受体细胞中稳定存在需具备什么条件？③我们用肉眼看不到载体是否进入受体细胞，为了便于筛选重组DNA分子，载体需要具备什么条件？三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”阅读教材P73，回答下列问题：作为运载工具，将外源基因送入受体细胞质粒、噬菌体和动植物病毒质粒载体应具备的条件：(1)有

，供外源DNA片段（基因）插入其中。一个至多个限制酶切割位点(3)具有特殊的

，

。标记基因(2)能在受体细胞中进行

或

上，随受体DNA同步复制。自我复制整合到受体DNA如抗生素的抗性基因（氨苄青霉素抗性基因、四环素抗性基因）便于重组DNA分子的筛选三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”实践活动：将Bt基因插入质粒中，并连接Bt基因质粒1.质粒用什么限制酶（EcoRI还是SmaI）进行切割,才能使Bt基因插入；2.思考讨论确定质粒的切割位置；3.用剪刀模拟限制酶的作用将质粒切开；4.把Bt基因和质粒放在一起就能完成连接，构成重组DNA分子吗？AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAA三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”实践活动：将Bt基因插入质粒中，并连接4.把Bt基因和质粒放在一起如何构成重组DNA分子呢？DNA连接酶AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAA三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”实践活动：将Bt基因插入质粒中，并连接，完成重组质粒的制作将重组质粒导入棉花细胞，表达出相应的性状。重组质粒转基因抗虫棉总结探究.实践：

DNA的粗提取与鉴定241.DNA

酒精，某些蛋白质

酒精2.DNA在不同浓度的

中的溶解度不同，它能溶于

的NaCl溶液。一、实验原理3.在

下，DNA遇

试剂会呈现

。不溶于溶于NaCl溶液2mol/L二苯胺蓝色一定温度初步分离DNA和蛋白质溶解DNA鉴定DNADNA、RNA、蛋白质和脂质等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它们进行提取。0DNA溶解度NaCl浓度0.14mol/L2mol/L探究.实践：

DNA的粗提取与鉴定2504（不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。）——溶解并提取DNA——析出DNA——溶解DNA——鉴定DNA，要现配现用①研磨液②体积分数为95%的酒精③2mol/L的NaCl溶液④二苯胺试剂阅读课本回答系列问题：1.取材

鸡血

牛血可以作为实验材料吗？2.试剂

下列各种试剂的作用3.步骤

②除杂③析出①研磨④鉴定有

和

两种除杂方法，处理后分别取

进行接下来的实验。25加入

可以析出粗提取的DNA。

和

两种方法收集。