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

3.1重组DNA技术的基本工具学习目标：1.理解基因工程的概念（生命观念)2.简述三种工具与作用，区分DNA连接酶与DNA聚合酶（生命观念）3.说出基因工程中作为载体需要具备的条件（科学思维）4.利用重基因工程基本原理探究遗传病诊断等社会实践

番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭，当番木瓜被这种病毒感染后，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？【提示】科学家用到了限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识別双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成，即催化一个DNA片段3'端的羟基与另ー个DNA片段5'端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组DNA分子的筛选。我们每天吃很多动植物食材，也摄入了它们的DNA，但是我们并没有因此就被这些DNA操控。这是因为外源DNA片段难以进入细胞内，即使进入也很难稳定存在并表达。因此，基因工程需要运输工具（分子运输车）将外源目的基因安全运输到细胞中。将外源目的基因切割并做成运输车的一部分，可以保证运输成功，这就需要用分子手术刀对DNA进行切割，并使用分子缝合针把它们缝合起来。分子运输车分子手术刀分子缝合针⒈主要来源：主要从原核生物中分离纯化思考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吗？限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。一、限制性核酸内切酶——分子手术刀限制性核酸内切酶——分子手术刀⒉种类与命名：现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内核酸切酶(限制酶)。练习：流感嗜血杆菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:HindⅠ、HindⅡ、HindⅢ粘质沙雷氏杆菌（Serratia

marcesens）SmaⅠ大肠杆菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ3.作用特点（1）识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列例如：大肠杆菌的EcoRⅠ限制酶只能识别GAATTC序列，（2）在特定的位点切割DNA分子。并在G和A之间切开。——特异性限制性核酸内切酶——分子手术刀4、作用：特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开限制性核酸内切酶——分子手术刀5、结果：产生黏性末端或平末端限制性核酸内切酶——分子手术刀大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成项目内容种类作用对象作用原理作用结果T4DNA连接酶E·coli

DNA连接酶可作用于黏性末端和平末端只作用于黏性末端DNA片段形成磷酸二酯键形成重组DNA分子二、DNA连接酶——分子缝合针AATTCGGCTTAADNA连接酶的作用判断以下说法是否正确：（1）两个DNA片段的黏性末端必须互补才能通过DNA连接酶连接起来。（2）T4DNA连接酶连接平末端的效率和连接黏性末端的效率相同。（3）DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事。因为黏性末端的碱基是互补的，在连接时，黏性末端可以通过碱基互补配对，加快DNA连接酶的连接速度，而平末端则不能。复习：DNA复制解旋酶DNA聚合酶根据所学知识，完成以下填空：①限制酶②解旋酶③DNA连接酶④DNA聚合酶⑤RNA聚合酶baA.切断a处的酶为_______

B.连接a处的酶为_______C.切断b处的酶为_______①③④②a：磷酸二酯键；b：氢键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

不需要形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制DNA连接酶与DNA聚合酶的比较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需要DNA一条链为模板（记在P72页）三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

外源基因很难进入细胞，进入后也不容易稳定存在并表达，怎么解决这个问题呢？

将外源基因送入受体细胞，还需要有运输工具，这就是分子运输车，又叫载体或运载体。作用作为运输工具，将目的基因转移到受体细胞内。1．载体基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）载体要与外源基因连接，需要具备什么条件？

具有一个至多个限制酶切割位点供外源DNA片段插入。（2）要使携带的外源基因在受体细胞中稳定存在，需要具备什么条件？

能在受体细胞内进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。（3）为了便于筛选重组DNA分子，载体需要具备什么条件？

具有标记基因，用于筛选含重组DNA分子的细胞。常见的标记基因有四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等。2．具备的条件基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）最常用的载体是质粒

质粒是一种裸露的结构简单的，独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。质粒是基因工程中最常用的载体。

质粒来源于细菌、霉菌和酵母菌等的细胞质，对细胞的正常生活几乎没有影响，最常用的是大肠杆菌质粒。3．载体的种类基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）最常用的载体是质粒基因工程中用的质粒都是天然质粒吗？

真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。例如加上一些特殊的标记基因。（2）噬菌体（3）动植物病毒它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。3．载体的种类【反馈练习】质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（）①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦C【反馈练习】下列关于质粒的叙述，正确的是（）A.