《【高中生物】重组DNA技术的基本工具课件 2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中生物】重组DNA技术的基本工具课件 2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 基因工程人教版人教版选择性必修选择性必修3 3水母的绿色荧光蛋白基因水母的绿色荧光蛋白基因基因表达基因表达转基因荧光鱼转基因荧光鱼基因的结构和功能1.基因与DNA的关系？2.基因的基本单位是什么？基因是有遗传效应的DNA片段DNA平面结构DNA立体结构CH2 HOH HH HH 碱基碱基 磷酸磷酸 54321脱氧核苷酸记忆再挖掘3.基因的功能？储存、传递、表达遗传信息复制子代DNA转录、翻译控制蛋白质合成复制转录翻译DNARNA逆转录复制蛋白质记忆再挖掘基因的结构和功能指按照 ,进行严格的设计并通过 DNA重组和 等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的 。由于基因工程是
2、在 上进行设计和施工的，因此又叫作 。人们的愿望体外转基因新的生物类型和生物产品DNA分子水平DNA重组技术科技探索之路：基因工程发展历程基因工程P67基因工程的别名：操作环境：操作对象：操作水平：基本过程：原理：结果：重组DNA技术、转基因技术 生物体外基因DNA 分子水平剪切基因重组创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品拼接 导入 表达优点：克服远缘杂交不亲和障碍、改造生物性状定向科技探索之路：基因工程发展历程基因工程P67水母的绿色荧光蛋白基因1.以下有关基因工程的叙述，正确的是（）A基因工程是细胞水平上的生物工程B基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物C基因工程产生的变异属
3、于人工诱变D基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异D活学活用活学活用2.下列关于基因工程的叙述，不正确的是（）A基因工程的原理主要是基因重组B运用基因工程技术，可使生物发生定向变异C一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容D是非同源染色体上非等位基因的自由组合D活学活用活学活用第三章第三章 基因工程人教版人教版选择性必修选择性必修3 3 重组DNA技术的基本工具第第1 1节节 普通棉花如何能培育出自身就能抵抗虫害 的棉花新品种呢？转基因抗虫棉将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因 转入普通棉花 从社会中来 我国是棉花的生产和消费大国，棉花在种植过程中，常会受
4、到一些虫害的侵袭，其中以棉铃虫最为常见，它可以使棉花产量减少三分之一，甚至绝收。大量施用大量施用农药 基因工程诞生的理论基础拼接的基础1.DNA的基本组成单位 。表达的基础2.都遵循 原则3.DNA分子的空间结构都是规则的 结构1.基因是控制生物 的结构与功能单位2.遗传信息的传递都遵循 法则基因在空间上转移并成功表达3.生物界共用 。（相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质）。DNA（基因）转录翻译mRNA 蛋白质基因工程相同（四种脱氧核苷酸）碱基互补配对双螺旋中心一套遗传密码性状资料：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
5、工具”。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？思考讨论：“分子运输车分子运输车”“分子手术刀分子手术刀”“分子缝合针分子缝合针”限制性内切核酸酶（限制酶）DNA连接酶基因进入受体细胞的载体（如质粒）基因工程（准确切割切割DNADNA分子）分子）（将（将DNADNA片段连接起来）片段连接起来）（将体外重组好的（将体外重组好的DNADNA分子导入受体细胞）分子导入受体细胞）1.1.限制性限制性内切内切核酸酶核酸酶“分子手术刀分子手术刀”来源：来源：主要是原核生物TACGGCATGCGCAT5353作用特点：作用特点：能够 双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并使每一条
6、链中特定部位的 断开。化学本化学本质：蛋白质种种类：数千种（限制酶不是一种酶，而是一类酶）限制性内切核酸酶“分子手术刀”一识别识别磷酸二酯键磷酸二酯键1.你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？2.为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？思考讨论：原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，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。通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子
7、中不具备这种限制酶识别的特定核苷酸序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰切割外源DNA、使之失效，以保证自身安全一 限制性内切核酸酶“分子手术刀”一2.限制酶的识别序列 大多数限制酶的识别序列由 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。思考讨论：中轴线 限制酶所识别的序列，呈现碱基互补对称。无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复
8、排列的，称为回文序列。想一想限制酶所识别的序列有什么特点想一想限制酶所识别的序列有什么特点？一 限制性内切核酸酶“分子手术刀”一6个核苷酸 Sma I 限制酶只能识别 序列，切割 和 之间的 切开，切割后产生 。3 3.限制酶限制酶的作用结果的作用结果AGTCATT CGATAGGATCATCATAT 大肠杆菌(E.coli)的EcoR 限制酶能特异性识别_序列，并切割_和_之间的_，切割后产生_。GAATTCGA磷酸二酯键黏性末端Eco RI 限制酶Sma I 限制酶CCCGGGCG磷酸二酯键平末端CCCGGGGGGCCCGGGCCCCCCGGG限制酶限制酶限制性内切核酸酶“分子手术刀”一限
9、制性内切核酸酶“分子手术刀”一4.限制酶的命名 限制酶是用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了三个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。限制酶的命名是根据细菌种类而定，以EcoRI为例:E：Escherichia（属名）co：coli（种加词）R：RY13（品系）I：首先发现 在此类细菌中发现的顺序EcoR：大肠杆菌（Escherichia coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶；Sma：粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）中分离出的第一个限制酶。练习：流感嗜血杆菌的d菌株（Haemophilus influenzae d）中先后分离到3种限制酶
10、，则分别命名为：。Hind、Hind、Hind限制性内切核酸酶“分子手术刀”一知识巩固1.请写出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考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？提示：同 种 限 制 酶 产 生 的 黏 性 末 端 。限制性内切核酸酶“分子手术刀”一相同结论1：ATGATCCTAGA TCTAGT ATAGATC结论1：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，可通过DNA连接酶连接。ATGATCCTAGA T(同尾同尾酶)使切割点的选择范围扩大.限制性内切核酸酶“分子手术刀”一1.请写出下列限制酶切割形成的黏性末端，
11、并思考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？2.请判断：以下黏性末端是由_种限制酶作用产生的。3注意观察识别序列和切割位点找到切割位点找到切割位点补全序列全序列限制性内切核酸酶“分子手术刀”一做做题技巧：技巧：3.下下图所示的黏性末端属于同一种限制所示的黏性末端属于同一种限制酶切割切割产生的是（生的是（）CA.B.C.D.限制性内切核酸酶“分子手术刀”一4.结合下图，推断限制酶切一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？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222
12、2限制性内切核酸酶“分子手术刀”一5.若某链状DNA分子中含有两个BamH的识别序列，该DNA分子将被切成_个片段，共断裂_个磷酸二酯键，形成几个_黏性末端。344限制性内切核酸酶“分子手术刀”一1.2 DNA连连接接酶酶“分子分子缝缝合合针针”如何将两个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 T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用用DNA连接酶连接两个片段之接两个片段之间的的 。DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二磷酸二酯键1.DNA连接酶“分子缝合针”将双链_“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_
13、。DNA片段磷酸二酯键作用：作用：分分类：类型来源功能相同点差别E.coli DNA连接酶T4 DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体能连接黏性末端和平末端（效率较低）只能连接黏性末端恢复磷酸二酯键DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二AGTCATTCGATA可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来；E.coli DNA连接酶TCGATC注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能将单个脱氧核苷酸连接到DNA链上！DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较 .CCCGGGGGGCCCDNA连接接酶“分子分子缝合合针”二低DNA连接接酶“分
14、子分子缝合合针”二解旋解旋酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶游离的游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸5533新合成的子新合成的子链思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二小结DNA连接酶与DNA聚合酶的比较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DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二思考讨论 DNA聚合酶 D
15、NA连接酶 DNA解旋酶 限制酶下列是有关DNA的各种酶，请选择对应的作用位点：氢键磷酸二酯键TACGGCATGCGC5353DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二几种相关酶的比较课堂小结名称作用部位作用结果限制酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶磷酸二酯键碱基对之间的氢键将DNA切成两个片段磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端磷酸二酯键将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，形成两条长链。DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二如何将人目标基因基因运送到大肠杆菌细胞呢？思考：思考：（2）载体种类：质粒、噬菌体
16、、动植物病毒等基因基因进入受体入受体细胞的胞的载体体“分子运分子运输车”三1.1.基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”（1）载体的作用作为运载工具，将 导入受体细胞中在受体细胞内对目的基因进行大量 .外源基因复制它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小也有很大差别。合作探究：分析归纳载体需要具备的条件：条件：具有一个或多个限制酶切割位点；条件：能在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制；条件：具有标记基因，便于重组DNA分子的筛选。条件：载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害。DNA连接接酶“分子分子缝合合针”二问题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？问题2：要使携带的外源基因在受体细胞中稳定存在，载体需要具备什么条件？问题1：载体要与外源基因连接，需要具备什么条件？：载体要与外源基因连接，需要具备什么条件？供外源基因插入其中供外源基因插入其中使外源基因在受体细胞中稳定存在并复制使外源基因在受体细胞中稳定存在并复制，以，以扩增扩增外源基因的外
