重組DNA技術(shù)的基本工具課件-2023-2024學年高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

學習目標1.掌握重組DNA技術(shù)所需的第一種基本工具和作用2.復習DNA的結(jié)構(gòu)和基本單位自學指導1：閱讀67-71的“分子手術(shù)刀”，回答下列問題，限時3分鐘1、閱讀章首頁，找出基因工程的概念并畫出關(guān)鍵詞。2、重組DNA分子過程中，分子工具有哪些？3、限制酶的來源、功能、切割部位、識別序列、切割結(jié)果是？4、完成P71的旁欄思考5、閱讀資料卡，限制酶是如何命名的？什么是基因工程？別名操作環(huán)境操作對象操作水平結(jié)

果原理優(yōu)點重組DNA技術(shù)生物體外基因符合人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品基因重組克服遠緣雜交不親和障礙、定向改造生物性狀DNA分子水平什么是基因工程？理論基礎(chǔ)1.DNA的基本組成單位相同(都是四種脫氧核苷酸)2.都遵循堿基互補配對原則3.DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

理論基礎(chǔ)1.基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)與功能單位2.遺傳信息傳遞都遵循中心法則3.生物界幾乎共用一套遺傳密碼基因工程的誕生理論基礎(chǔ)【問題1】為什么不同生物的DNA分子能拼接起來？【問題2】為什么一種生物的基因可以在另一種生物細胞內(nèi)表達？1.基因是什么？2.基因的功能是什么？基因通過控制蛋白質(zhì)的合成，直接或間接控制生物的性狀。轉(zhuǎn)錄DNAmRNA蛋白質(zhì)翻譯（RNA聚合酶）——體現(xiàn)相關(guān)的生物性狀知識回顧——基因基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；蚴强刂粕镄誀畹幕締挝虎俳M成元素:

②DNA中文全稱:

③基本單位:

脫氧核糖核酸CHONP脫氧核糖核苷酸=磷酸

+

脫氧核糖

+

含氮堿基脫氧核糖含氮堿基磷酸1′4′3′2′5′ATGC脫氧核苷酸(4種)知識回顧——DNA鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核糖A磷酸脫氧核糖G磷酸脫氧核糖T磷酸T磷酸脫氧核糖C磷酸脫氧核糖A磷酸脫氧核糖氫鍵磷酸二酯鍵脫氧核苷酸如何鏈接成脫氧核苷酸鏈的呢？知識回顧——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)知識回顧——DNADNA的結(jié)構(gòu)特點：5’3’3’5’②

和

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成

；

排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基通過

連接成堿基對，且遵循

。①DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按

方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。反向平行脫氧核糖磷酸堿基基本骨架氫鍵堿基互補配對原則知識回顧——DNA

……ATGCCGTGGAATTCC…………TACGGCACCTTAAGG……①②①磷酸二酯鍵②氫鍵簡圖：基因工程分子工具0102“分子手術(shù)刀”“分子縫合針”03“分子運輸車”1201“分子手術(shù)刀”----限制性內(nèi)切核酸酶1、來源：2、種類：主要來自原核生物3、切割部位：數(shù)千種

能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。（限制酶不是一種酶，而是一類酶）根據(jù)你所掌握的知識你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么？限制酶就是細菌中的一種防御性工具，主要起到切割外源DNA使之失效，從而達到保護自身的目的。旁欄思考?①②EcoRISmaI5'5'3'3'5'5'3'3'黏性末端平末端被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。DNA兩條單鏈的切口，是平整的4、切割結(jié)果：5.識別序列的特點：(2)限制酶所識別的序列，呈堿基互補對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復排列的。(1)限制酶具有專一性。一種限制酶一般只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。(3)同一種限制酶一定能切出相同的粘性末端，相同的粘性末端不一定來自用一種限制酶的切割，但同樣能相互連接?；匚男蛄袔追N常見的限制酶的識別序列及切割位點：15【反饋練習】1.下面哪項不具有限制酶識別序列的特征（）A．GAATTCB．GGGGCCCC

CTTAAGCCCCGGGGC．CTGCAGD．CTAAATC

GACGTCGATTTAGDBamHⅠ

;EcoRⅠ

;HindⅢ

;BglⅡ

。寫出下列限制酶切割形成的黏性末端GATCAATTAGCTGATC學以致用以下黏性末端是由_____種限制酶作用產(chǎn)生的31701“分子手術(shù)刀”----限制性內(nèi)切核酸酶拓展：限制酶的名字的由來P72EcoRⅠ：大腸桿菌（Escherichia

coli）R型菌株中分離出的第一個限制酶；SmaⅠ：粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratia

marcescens）中分離出的第一個限制酶。EcoRⅠ種加詞頭兩個字母菌株型號數(shù)字表示分離出來的第幾種限制酶屬名首字母……CTACGATGAATTCC..........GTAGAATTCCCTAA…………GATGCTACTTAAGGCAT..........CTTAAGGGATT…………CTACGATG……GATGCTACTTAAAATTCCCTAA……GGGATT……AATTCC..........GTAGGGCAT..........CTTAA黏性末端目的基因用EcoRI剪切目的基因1.要想獲得某個特定性狀的目的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性(平)末端？2.如果把兩種來源不同的DNA用同種限制酶來切割，會怎樣？要切2個切口，產(chǎn)生4個黏性(平)末端。會產(chǎn)生相同的黏性(平)末端19①…CTGCA

…G②…G…CTTAA③

G…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④C.①④；②③

D.以上都不對

缺口怎么辦？【反饋練習--配對】學習目標1.理解并掌握DNA連接酶的種類和作用2.掌握基因工程載體需要具備的條件自學指導2：閱讀72頁“分子縫合針”，回答下列問題，限時3分鐘1、DNA連接酶定義是？2、DNA連接酶的作用和分類分別是？3、DNA連接酶與DNA聚合酶（復習DNA復制過程）是一回事嗎？為什么？4、閱讀課時練78頁表格，分析與DNA相關(guān)的5種酶的區(qū)別種類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源

特點

相同點

2202“分子縫合針”----DNA連接酶2.作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的

。①②1.定義：將兩個DNA片段連接起來的酶，稱之為DNA連接酶。磷酸二酯鍵2302“分子縫合針”----DNA連接酶兩DNA片段要具有互補的黏性末端才能拼起來可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的兩條單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！4.DNA連接酶的縫合作用注意：能量

解旋

兩條螺旋的雙鏈

脫氧核苷酸DNA聚合酶

（形成磷酸二酯鍵）雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA復制過程

旁欄思考（p72）：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？DNA連接酶DNA聚合酶催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不需要模板需要DNA的一條鏈為模板游離的DNA片段單個的脫氧核苷酸形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復制相同點不同點模板作用對象

作用結(jié)果

用途

2602“分子縫合針”----DNA連接酶4.幾種相關(guān)酶的比較名稱作用部位作用結(jié)果限制酶

DNA連接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶斷開磷酸二酯鍵斷開堿基對之間的氫鍵將DNA切成兩個片段連接磷酸二酯鍵將兩個DNA片段連接為一個DNA分子連接磷酸二酯鍵將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端斷開磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈27【反饋練習】3.根據(jù)所學知識，完成以下填空：①限制酶②解旋酶③DNA連接酶④DNA聚合酶⑤RNA聚合酶baA.切斷a處的酶為_______

B.連接a處的酶為_______C.切斷b處的酶為_______①③④②a：磷酸二酯鍵；b：氫鍵自學指導二：閱讀P72-73,限時3分鐘1、怎樣才能將外源基因送入細胞呢？2、質(zhì)粒的化學本質(zhì)是？質(zhì)粒分子上有幾個限制酶切割位點，供外源DNA片段（基因）插入其中？攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進入受體細胞后將如何進行復制？質(zhì)粒分子上有哪些特殊的標記基因？3、根據(jù)以上問題總結(jié)，質(zhì)粒的特點是？4、基因工程中使用的載體除了質(zhì)粒還有哪些？5、完成P73思考討論三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”1.載體作用：2.種類：將

送入受體細胞，在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。

外源基因在基因工程中使用的載體包括

等。質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒種類用途不同點質(zhì)粒、噬菌體植物病毒動物病毒將外源基因?qū)氪竽c桿菌等受體細胞將外源基因?qū)胫参锛毎麑⑼庠椿驅(qū)雱游锛毎鼈儊碓床煌?，在大小、結(jié)構(gòu)、復制方式以及可以插入外源DNA片段的大小也有很大差別動物病毒噬菌體三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”3.常用載體：質(zhì)粒擬核DNA質(zhì)粒大腸桿菌氨芐青霉素抗性基因目的基因插入位點復制起點大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖(1)化學本質(zhì)：是一種裸露、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于

或________________外，具有

能力的

。真核細胞細胞核原核細胞擬核DNA自我復制環(huán)狀雙鏈DNA(2)基因工程中使用質(zhì)粒的特點：在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進行過__________

的。人工改造三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”4.作為載體需具備的條件：擬核DNA質(zhì)粒大腸桿菌氨芐青霉素抗性基因目的基因插入位點復制起點大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖(1)有一個至多個

，供外源DNA片段（基因）插入其中。限制酶切割位點(2)能夠在宿主細胞中

或整合到

上，隨受體DNA同步

。自我復制受體DNA復制(3)具有特殊的

，便于重組DNA分子的

。標記基因篩選(4)對受體細胞無害、易分離，大小合適、方便操作。標記基因通常有：①抗生素的抗性基因，如：抗氨芐青霉素基因(ampr)、抗四環(huán)素基因(tetr)。②熒光蛋白基因，如：綠色熒光蛋白基因(GFP)、紅色熒光蛋白基因(RFP)。重組DNA分子請你在上述序列中EcoRⅠ的識別序列和切割位點。然后，用剪刀進行“切割”。待切割位點全部切開后，將從下面那條DNA鏈上切下的片段重組到上面那條DNA鏈的切口處，并用透明膠帶將切口粘起來。思考·討論思考·討