高中生物新人教版选择性必修3重组DNA技术的基本工具课件（25张）

第3章基因工程探究一基因工程的诞生和发展

1.基因工程的概念。阅读教科书第67页,分析基因工程的概念。(1)利用的技术:

。(2)研究水平:

。(3)研究目的:创造出更符合人们需要的新的

和

。(4)生物通过基因工程获得的遗传特性是该生物原来所拥有的吗?提示:不是,基因工程赋予了生物新的遗传特性。转基因等技术分子水平生物类型生物产品(5)与诱变育种相比,基因工程能定向改造生物的遗传性状,这种说法是否合适?提示:合适。诱变育种具有不定向性,而基因工程能按照人们的意愿定向改造生物的遗传性状。2.基因工程的诞生和发展。阅读并分析教科书第68~69页“基因工程的诞生和发展”,归纳并提炼按照时间链提及的基因工程相关基础理论的突破和技术的创新。填写在基因工程诞生和发展过程中的重要贡献。A..

。B.

.

。C.

.

。D..

。不仅证明了遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说梅塞尔森和斯塔尔证明了DNA的半保留复制,克里克提出中心法则在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力,并可以在细菌细胞间转移E..

。F.

.

.

。G.

。多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现,为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件证明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,并实现物种间的基因发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段交流探究二

重组DNA技术的基本工具

1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀”。分析教科书第70页的“从社会中来”,并阅读相关内容,分析限制性内切核酸酶(简称限制酶)的来源、作用特点及作用结果。(1)图中所示的限制酶主要是从

中分离纯化出来的。(2)试从识别和切割两个方面描述限制酶的特点。提示:能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列;能够切割每一条链中特定部位的磷酸二酯键。(3)识别序列的特点:大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。(4)图中①是

,②是

。区分两者的依据是

.

..

2.DNA连接酶——“分子缝合针”。阅读教科书第72页相关内容,总结DNA连接酶的种类及作用。原核生物黏性末端平末端

当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。阅读教科书第72~73页相关内容,归纳质粒的本质及其作为载体所具备的条件。(1)常用载体:

。①特点:是一种裸露的、

、独立于.

之外,并具有

能力的.DNA分子。种类E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点“缝合”黏性末端“缝合”黏性末端和平末端,但连接平末端的效率相对较低相同点“缝合”双链DNA片段,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键质粒结构简单真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA自我复制环状双链提示:Ⅰ-c;Ⅱ-b;Ⅲ-a;Ⅳ-d。(2)其他载体。①类型:

、

等。②特点:

不同,在.

上也有很大差别。噬菌体动植物病毒来源大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小探究一基因工程的诞生和发展1.基因工程可按照人们的愿望,定向改造生物体的性状。2.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的,这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。【【例1】下列关于基因工程的说法,正确的是 ()A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种界限,定向改造生物性状解析:基因工程的设计和施工是在分子水平上进行的,A项错误;基因工程的部分操作在生物体内进行,部分操作在生物体外完成,B项错误;基因工程是对基因进行的操作,C项错误;基因工程能打破物种界限,实现不同物种之间的基因重组,定向改造生物性状,D项正确。答案:D【例2】某科学团队宣布,他们通过将取自不同种生物的基因进行连接并成功移植到一个没有染色体的细胞中,创造了有史以来的第一个“人造生命”。下列有关叙述错误的是()A.“人造生命”的诞生过程类似于基因工程技术,可以实现不

同物种之间的基因重组B.“没有染色体的细胞”为导入基因的表达提供了能量、酶

系统等C.“人造生命”的诞生可能会引发制造新物种等问题的争论D.“人造生命”的诞生证明人类完全可以制造生命解析:分析可知,“人造生命”的诞生过程类似于基因工程技术,实现了不同物种之间的基因重组,A项正确;“没有染色体的细胞”为导入基因的表达提供了能量、酶系统等,B项正确;“人造生命”的诞生可能会引发制造新物种等问题的争论,C项正确;题中所述的“人造生命”为细胞,因此其诞生不能证明人类完全可以制造生命,D项错误。答案:D

探究二

重组DNA技术的基本工具

1.观察下列两段DNA序列,根据所学知识,分析并回答下列问题。

(1)在图中标注EcoRⅠ的识别序列和切割位点。

提示:

(2)待切割位点全部切开后,将从下面那条DNA链上切下的片段重组到上面那条DNA链的切口处,需要用哪种分子工具?提示:DNA连接酶。(3)若得到的黏性末端的碱基不能互补配对,可能是什么原因造成的?由此你能总结出判断两个黏性末端是否由同一种限制酶切割产生的方法吗?提示:若得到的黏性末端的碱基不能互补配对,可能是选择的切割位点或连接位点不对,也可能是其他原因造成的。判断两个黏性末端是否由同一种限制酶切割产生的方法,一看游离的碱基能否相互配对;二看两条链上的切点是否相同。技巧是将其中一个黏性末端旋转180°,若两个黏性末端完全相同,则说明这两个黏性末端是由同一种限制酶切割产生的。(4)插入的DNA片段能称得上一个基因吗?请说明理由。提示:不能。基因通常是有遗传效应的DNA片段,其大小一般为100个碱基对以上。2.原核生物体内的限制酶不能切割自身DNA的原因是什么?提示:原核生物的DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。3.病毒为什么可以作为基因工程的载体?提示:因为病毒能够侵染正常细胞,有的病毒还能将自己的核酸整合到受体细胞的染色体上,所以病毒也可作为基因工程的载体。1.与DNA相关的五种酶的比较。

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2.载体上标记基因的作用。(1)标记基因的类型:一般是抗生素抗性基因。(2)标记基因的作用:目的基因要导入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后,抗生素抗性基因表达,使受体细胞能够抵抗相应抗生素,在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以保留导入载体且标记基因正常表达的受体细胞。

【例3】已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个切割位点,如右上图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个切割位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d4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个切割位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶切割后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段的种类数是()

线性DNA分子的酶切示意图A.3B.4

C.9

D.12解析:①当只有1个切割位点被切断时,有3种情况,即a、bcd间的切割位点被切断时,产生的DNA片段为a、bcd2种,依此类推,还可产生ab、cd或abc、d4种DNA片段。②当只有2个切割位点被切断时,有3种情况,即a、b、cd或a、bc、d或a