生物重组DNA技术的基本工具课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

重组DNA技术的基本工具第三章第一节本节聚焦重组DNA技术所需的三种基本工具是什么？他们的作用分别是什么？01基因工程载体需要具备什么条件？02从社会中来什么是基因工程？DNA双螺旋的直径仅2nm，科学家如何操作编辑基因？木瓜是一种非常健康的热带水果，它富含17种以上氨基酸及钙、铁等，还含有木瓜蛋白酶、番木瓜碱等营养物质，具有抗氧化功能，可以减少炎症，抗击疾病，并帮助我们保持机体年轻功能。转基因番木瓜的获得需要依赖什么工程技术？基因工程和植物组织培养技术基因工程基因工程：是指按照人们的愿望，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制品。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，因此又叫重组DNA技术。原理：操作对象：操作水平：结果：意义：基因重组基因分子水平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制品。定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍。基因工程理论基础为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)生物界共用一套遗传密码。基因在空间上转移并成功表达接剪运限制性内切核酸酶——“分子手术刀”来源：作用：结果：主要是从原核生物中分离纯化来的。能够①识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，②并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。限制酶是一类酶识别序列的中轴线两条链分别切开平末端识别序列中轴线两侧两条链分别切开黏性末端回文序列大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成；也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。都可以找到一条中（心）轴线；

中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的，称为回文序列。正向读与另一条链反向读的碱基顺序完全一致。特点1：特点2：EcoRⅠ：SpeⅠ：

EcoRV：

HindⅠII：

限制性内切核酸酶——“分子手术刀”EcoRⅠ属名Escherichia首字母种名coli前两个字母R型菌株从中分离的第一个限制酶限制酶名字的由来推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。为什么限制酶不切割原核生物自身的DNA分子？①含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列；②或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。酶的专一性限制性内切核酸酶——“分子手术刀”限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？结合右图，推断限制酶切一次可断开

个磷酸二酯键，产生

个游离的磷酸基团，产生

个黏性末端，消耗

分子水。要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？不能，限制酶只能识别并切开特定序列的双链DNA分子两两两两要想获得某个特定性状的目的基因，要切2个切口，产生4个黏性(平)末端。限制性内切核酸酶——“分子手术刀”2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ、XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。写出限制酶SpeⅠ、HindⅢ、XbaⅠ和XhoⅠ切割形成的黏性末端。SpeⅠ：

HindⅢ：

XbaⅠ：

XhoⅠ：限制性内切核酸酶——“分子手术刀”2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ、XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？同种限制酶产生的黏性末端相同。不同的限制酶可能会形成相同的黏性末端。（同尾酶）限制性内切核酸酶——“分子手术刀”2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ、XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。哪种限制酶切割B片段产生的DNA片段能与限制酶SpeⅠ切割A片段产生的DNA片段相连接？为什么？连接完成后，该重组DNA分子的新连接处能否再被所用的限制酶识别？为什么？XbaⅠ。因为XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端。不能。因为所用的两种限制酶均不能识别该重组DNA分子的新连接处的脱氧核苷酸序列。DNA连接酶——“分子缝合针”作用：分类：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。G

C

TT

AA

AA

T

T

C

GGCTTAA

AA

TT

C

GE·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源于大肠杆菌；只连接黏性末端。来源于T4噬菌体；连接黏性末端和平末端。DNA连接酶——“分子缝合针”名称作用部位作用效果DNA(水解)酶限制酶DNA聚合酶DNA连接酶解旋酶切断磷酸二酯键切断碱基对间的氢键将DNA切成两个片段形成磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子（不需要模版）形成磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端（需要模版）切断磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸将双链DNA分子局部解旋为单链基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”作用：分类：质粒动植物病毒噬菌体将外源基因送入受体细胞。动物、植物细菌常用载体裸露、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA外，具有自我复制能力的环状双链DNA。基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”载体需具备的条件：稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上有一个至多个限制酶切割位点点具有特殊的标记基因对受体细胞无害、易分离能使目的基因稳定存在且数量可扩增供外源DNA片段（基因）插入其中便于重组DNA分子的筛选对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤有同学认为在含有某种抗生素的培养基中筛选存活的受体细胞不一定是导入目的基因的受体细胞，这种说法是否合理？请解释。思考·讨论

重组DNA分子5’........ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC........3’3’........TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG

........5’5’........TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC........3’3’........AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG

........5’用剪刀模拟EcoRI识别下面质粒序列和切割位点进行“切割”，将下面DNA切下的片段重组到上面DNA链的切口，并用透明胶条将切口粘连起来。5’...ATAGCATGCTATCCATGAATTCTCGGTATGAATTCGGCATAC...3’3’...TATCGTACGATAGGTACTTAAGAGCCATACTTAAGCCGTATG

...5’探究·实践

DNA的粗提取与鉴定目的要求：实验原理：了解DNA的物理和化学性质，理解DNA粗提取和鉴定的原理。学会DNA粗提取的方法以及用二苯胶试剂对DNA进行鉴定。DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L.的NaCl溶液(溶解DNA)。在一定温度下，DNA遇二苯胶试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。00.14NaCI浓度（mol/L）DNA溶解度探究·实践

DNA的粗提取与鉴定探究·实践

DNA的粗提取与鉴定称取菜花，切碎，放入研钵，倒入

，充分研磨。在漏斗中垫上纱布过滤研磨液，4℃冰箱中静置后取

；或将研磨液倒入塑料离心管中离心，取

。在上清液中加入体积相等的、

，静置2~3min，溶液中出现的

就是粗提取的DNA。去除杂质DNA的析出破碎细胞研磨液上清液上清液预冷的酒精（95%）白色丝状物用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物；或将溶液倒入塑料离心管中离心，取沉淀物晾干。要轻缓，以免加剧DNA断裂，导致DNA分子不能形成丝状物。探究·实践

DNA的粗提取与鉴定将丝状物或沉淀物溶于

溶液中，加入

试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。DNA的鉴定二苯胺2mol/L的NaCl试管编号A（对照组）B（实验组）步骤12mol/L的NaC1溶液5mL步骤2不进行任何处理步骤3步骤4沸水浴加热5min实验现象溶液不变蓝色实验结论加丝状物或沉淀物加4mL的二苯胺试剂溶液逐渐变蓝DNA在沸水浴下遇二苯胺试剂会被染成蓝色探究·实践

DNA的粗提取与鉴定选什么样的材料实验更易成功？为什么强调充分研磨？猪血和鸡血，哪个适合用作提取DNA的材料？操作时如何防止血液凝固？如果用鸡血动物细胞做材料，也需要研磨裂解释放细胞中的DNA吗？猪血（哺乳动物的成熟红细胞）无细胞核，不适合；鸡血中红细胞有核DNA，且核DNA的量较多，适合。可以在鸡血中加入柠檬酸钠，防止血液凝固。选择DNA含量较高的生物组织易成功。研磨不充分，会使DNA分子不能从细胞核中释放出来，影响提取的DNA含量鸡血中加入清水，让细胞吸水胀破，释放DNA。探究·实践

DNA的粗提取与鉴定实验中进行了2次静置或离心，目的是将_______和__________分开。第1次操作后，DNA存在于_____________中；第2次操作后DNA存在于_________________或______________中。基于细胞中化合物分析，研磨液应该具有什么样的特性和功能？研磨后用纱布过滤得到滤液，可以用滤纸代替吗？不可以，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失。DNA杂质分子上清液析出的白色丝状物离心管沉淀SDS：使蛋白质变性与DNA分离;EDTA：是一种DNA酶的抑制剂，可防止细胞破碎后DNA酶降解DNA;Tris：提供缓冲体系，DNA在这个缓冲体系中呈稳定状态。探究·实践

DNA的粗提取与鉴定你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定的结果如何？你能分析出