2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3-3.1重组DNA技术的基本工具课件（25张ppt）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3-3.1重组DNA技术的基本工具课件（25张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-28 22:48:02 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第三章 基因工程
苏云金杆菌
毒蛋白基因
毒蛋白
杀死害虫
棉花细胞
抗虫棉的培育
什么是目的基因？
什么是受体细胞？
什么是目的基因的表达产物？
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外____________和____________等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做__________技术。
DNA重组
转基因
DNA重组
一、基因工程的概念
理论基础
1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸)
2.都遵循碱基互补配对原则
3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构
理论基础
1.基因是控制生物性状的结构与功能单位
2.遗传信息传递都遵循中心法则
3.生物界几乎共用一套遗传密码
基因工程的诞生理论基础
3.1重组DNA技术的基本工具
磷酸酯键
基因工程是在DNA上进行的______水平的设计施工，需要有专门的工具。
分子
限制性内切核酸酶（简称__________）
限制酶
限制酶的专一性体现在：一种限制酶能够识别双链DNA分子的_______________，并且使每一条链中特定部位的______________断开。
大肠杆菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一识别DNA中的__________序列，并在G和A之间将这段序列切开（实质是在________________与__________________之间切断磷酸二酯键）。
特定核苷酸序列
磷酸二酯键
GAATTC
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
黏性末端
黏性末端
（1）实例1—EcoRⅠ限制酶：EcoRⅠ识别序列为GAATTC，EcoRⅠ切割部位为GA之间的磷酸二酯键。
（2）实例2——SmaⅠ限制酶：SmaⅠ识别序列为CCCGGG，SmaⅠ切割部位为CG之间的磷酸二酯键。
平末端
SmaI能够专一识别DNA中的_________序列，并在______之间将这段序列切开（实质是在鸟嘌呤脱氧核苷酸与胞嘧啶脱氧核苷酸之间切断磷酸二酯键）。
当限制酶在它识别序列的__________________将DNA的两条链分别切开时，产生的是______末端，而当限制酶在它识别序列的_____________切开时，产生的则是平末端。EcoRI切割DNA产生______末端，SmaI切割DNA产生______末端。
GGGCCC
G和C
中心轴线两侧
黏性
中心轴线处
黏性
平
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—GGATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
（1）能被限制酶I切割的DNA，______（能/不能）被限制酶II切割；
（2）能被限制酶II切割的DNA，____________（能/不能/不一定能）被限制酶I切割。
能
不一定能
练习
现有来自两种生物的DNA片段1和DNA片段2，用同一种限制酶处理后，DNA片段1和2带有______的黏性末端。在一个混合体系中，DNA片段1和2随机碰撞在一起时，黏性末端之间会自发形成______，但不同DNA片段骨架上的缺口无法自动连接。
DNA连接酶的作用是：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被________切开的两个__________之间的____________。
相同
氢键
限制酶
核苷酸
磷酸二酯键
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
类型 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 ____________ ____________
功能 只缝合____________ 缝合____________和____________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________
大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端
磷酸二酯键
DNA连接酶的种类和特点
DNA连接酶的作用示意图
DNA聚合酶的作用示意图
通常是利用______作为载体，将目的基因送入受体细胞中。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有__________能力的很小的双链_____DNA分子。
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有____________、__________等。
质粒
自我复制
环状
噬菌体
动植物病毒
大肠杆菌及质粒结构模式图
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
质粒作为运载体的优点：
①质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，便于_____________________；
②质粒含有复制原点，可在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体细胞_______上；
③质粒DNA分子上有特殊的____________，
如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，
供重组DNA的_______。
外源DNA片段
（目的基因）插入
DNA
标记基因
筛选
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
“分子手术刀”
准确切割DNA分子
“分子缝合针”
“分子运输车”
将DNA片段连接起来
将体外重组好的DNA分子导入受体细胞
1、普通的细菌一般是对抗生素______（敏感/不敏感）的，在含有青霉素或四环素的培养基中______（能/不能）生长。如果给普通细菌导入一个含有四环素抗性基因的质粒，四环素抗性基因的____________可使细菌获得抵抗四环素的性状。
敏感
不能
表达产物
练习
2、图甲是含有目的基因的外源DNA片段，图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒（阴影部分表示抗生素抗性基因），相关限制酶的作用部位如图所示，现欲培养转基因抗病植株，回答下列问题。
（1）在基因工程的操作中，不宜选用SmaI，原因是SmaI会破坏__________和__________________________。
（2）在基因工程的操作中，不宜选用EcoRI，原因是用EcoRI切割外源DNA片段后，__________________________________________________。
目的基因
质粒上的抗生素抗性基因
目的基因只有一侧含有黏性末端，不能插入到质粒中
练习
构建重组DNA分子(EcoRⅠ切割)
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
…TCCTAG
…AGGATCTTAA
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
AATTCCATAC…
GGTATG…
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
思 考
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
剪刀代表限制酶，透明胶条代表DNA连接酶。
1.剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”？
3.插入载体的这段DNA片段能称得上一个基因吗？
思考：
不能。真正的基因是有遗传效应的DNA片段，且含有几百至几千个不等的碱基对。
2. 你制作的黏性末端的碱基能不能互相配对？如果不能，可能是什么原因造成的？
可能是剪切位点或连接位点的选择不对（也可能是其他原因）。比如在书写将要重组的两个DNA分子时，一般要求有同一种限制酶的识别和切割位点，这样切割后才会露出相同的黏性末端，否则黏性末端不同，碱基就无法配对。
总结
基因工程
的工具
限制酶
主要存在于原核生物中
具有专一性(识别序列)
切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连
接酶
连接磷酸二酯键
种类
E·coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
运载
工具
具备的
条件
结构简单，大小适中
能在宿主细胞中自我复制并稳定存在
具一个或多个限制酶切位点
具标记基因
质粒、 噬菌体 、动植物病毒
第三章 基因工程
苏云金杆菌
毒蛋白基因
毒蛋白
杀死害虫
棉花细胞
抗虫棉的培育
什么是目的基因？
什么是受体细胞？
什么是目的基因的表达产物？
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外____________和____________等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做__________技术。
DNA重组
转基因
DNA重组
一、基因工程的概念
理论基础
1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸)
2.都遵循碱基互补配对原则
3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构
理论基础
1.基因是控制生物性状的结构与功能单位
2.遗传信息传递都遵循中心法则
3.生物界几乎共用一套遗传密码
基因工程的诞生理论基础
3.1重组DNA技术的基本工具
磷酸酯键
基因工程是在DNA上进行的______水平的设计施工，需要有专门的工具。
分子
限制性内切核酸酶（简称__________）
限制酶
限制酶的专一性体现在：一种限制酶能够识别双链DNA分子的_______________，并且使每一条链中特定部位的______________断开。
大肠杆菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一识别DNA中的__________序列，并在G和A之间将这段序列切开（实质是在________________与__________________之间切断磷酸二酯键）。
特定核苷酸序列
磷酸二酯键
GAATTC
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
黏性末端
黏性末端
（1）实例1—EcoRⅠ限制酶：EcoRⅠ识别序列为GAATTC，EcoRⅠ切割部位为GA之间的磷酸二酯键。
（2）实例2——SmaⅠ限制酶：SmaⅠ识别序列为CCCGGG，SmaⅠ切割部位为CG之间的磷酸二酯键。
平末端
SmaI能够专一识别DNA中的_________序列，并在______之间将这段序列切开（实质是在鸟嘌呤脱氧核苷酸与胞嘧啶脱氧核苷酸之间切断磷酸二酯键）。
当限制酶在它识别序列的__________________将DNA的两条链分别切开时，产生的是______末端，而当限制酶在它识别序列的_____________切开时，产生的则是平末端。EcoRI切割DNA产生______末端，SmaI切割DNA产生______末端。
GGGCCC
G和C
中心轴线两侧
黏性
中心轴线处
黏性
平
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—GGATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
（1）能被限制酶I切割的DNA，______（能/不能）被限制酶II切割；
（2）能被限制酶II切割的DNA，____________（能/不能/不一定能）被限制酶I切割。
能
不一定能
练习
现有来自两种生物的DNA片段1和DNA片段2，用同一种限制酶处理后，DNA片段1和2带有______的黏性末端。在一个混合体系中，DNA片段1和2随机碰撞在一起时，黏性末端之间会自发形成______，但不同DNA片段骨架上的缺口无法自动连接。
DNA连接酶的作用是：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被________切开的两个__________之间的____________。
相同
氢键
限制酶
核苷酸
磷酸二酯键
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
类型 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 ____________ ____________
功能 只缝合____________ 缝合____________和____________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________
大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端
磷酸二酯键
DNA连接酶的种类和特点
DNA连接酶的作用示意图
DNA聚合酶的作用示意图
通常是利用______作为载体，将目的基因送入受体细胞中。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有__________能力的很小的双链_____DNA分子。
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有____________、__________等。
质粒
自我复制
环状
噬菌体
动植物病毒
大肠杆菌及质粒结构模式图
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
质粒作为运载体的优点：
①质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，便于_____________________；
②质粒含有复制原点，可在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体细胞_______上；
③质粒DNA分子上有特殊的____________，
如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，
供重组DNA的_______。
外源DNA片段
（目的基因）插入
DNA
标记基因
筛选
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
“分子手术刀”
准确切割DNA分子
“分子缝合针”
“分子运输车”
将DNA片段连接起来
将体外重组好的DNA分子导入受体细胞
1、普通的细菌一般是对抗生素______（敏感/不敏感）的，在含有青霉素或四环素的培养基中______（能/不能）生长。如果给普通细菌导入一个含有四环素抗性基因的质粒，四环素抗性基因的____________可使细菌获得抵抗四环素的性状。
敏感
不能
表达产物
练习
2、图甲是含有目的基因的外源DNA片段，图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒（阴影部分表示抗生素抗性基因），相关限制酶的作用部位如图所示，现欲培养转基因抗病植株，回答下列问题。
（1）在基因工程的操作中，不宜选用SmaI，原因是SmaI会破坏__________和__________________________。
（2）在基因工程的操作中，不宜选用EcoRI，原因是用EcoRI切割外源DNA片段后，__________________________________________________。
目的基因
质粒上的抗生素抗性基因
目的基因只有一侧含有黏性末端，不能插入到质粒中
练习
构建重组DNA分子(EcoRⅠ切割)
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
…TCCTAG
…AGGATCTTAA
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
AATTCCATAC…
GGTATG…
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
思 考
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
剪刀代表限制酶，透明胶条代表DNA连接酶。
1.剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”？
3.插入载体的这段DNA片段能称得上一个基因吗？
思考：
不能。真正的基因是有遗传效应的DNA片段，且含有几百至几千个不等的碱基对。
2. 你制作的黏性末端的碱基能不能互相配对？如果不能，可能是什么原因造成的？
可能是剪切位点或连接位点的选择不对（也可能是其他原因）。比如在书写将要重组的两个DNA分子时，一般要求有同一种限制酶的识别和切割位点，这样切割后才会露出相同的黏性末端，否则黏性末端不同，碱基就无法配对。
总结
基因工程
的工具
限制酶
主要存在于原核生物中
具有专一性(识别序列)
切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连
接酶
连接磷酸二酯键
种类
E·coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
运载
工具
具备的
条件
结构简单，大小适中
能在宿主细胞中自我复制并稳定存在
具一个或多个限制酶切位点
具标记基因
质粒、 噬菌体 、动植物病毒