第3章基因工程教学课件(共22张PPT)-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 第3章基因工程教学课件(共22张PPT)-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-05 16:17:37 | ||
图片预览
文档简介
(共22张PPT)
1.1 DNA重组技术的基本工具
专题1 基因工程
高考试题 核心考点 考查内容
2020年课标Ⅲ，38 基因工程，胚胎工程 基因工程的工具和操作程序，
体外受精和早期胚胎培养
2019年课标Ⅰ，38 基因工程 PCR技术
2018年课标Ⅰ，38 2018年课标Ⅱ，38 基因工程 基因工程，细胞工程 基因工程的操作程序
基因工程的工具和操作程序，克隆技术
2017年课标Ⅱ，38 2017年课标Ⅲ，38 基因工程， 动物细胞工程 基因工程 基因工程的工具和操作程序，
动物细胞培养
基因工程的工具和操作程序
2016年课标Ⅰ，40 2016年课标Ⅲ，40 基因工程 基因工程 基因工程的工具和操作程序，
基因工程的操作工具分析
考情分析
基因工程
基因工程=基因拼接技术=DNA重组技术
是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，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。
操作环境
操作对象
操作水平
技术手段
结果
优点
变异类型
生物体外
基因
DNA分子水平
体外DNA重组和转基因技术
人类需要的生物类型和生物产品
①定向改变生物性状
②打破物种之间的界限
基因重组
剪刀
针线
运输车
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
运载体
1.限制性核酸内切酶（限制酶）
来源
种类
作用
特点
作用 结果
主要从原核生物中分离纯化而来
已经分离出大约4000种
1.识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列
2.使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
形成黏性末端或平末端
具有特异性（识别序列特异和切割位置特异）
阅读课本4-5页“限制性核酸内切酶——分子手术刀”的相关内容，完成下表
被切割部位一般具有回文序列，即在切割部位，一条链（GAATTC）正向读的碱基顺序与另一条链(CTTAAG)反向读的顺序完全一致。
中轴线
限制酶的识别序列
A．在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列分别有3个和2个
B．a酶与b酶切出的黏性末端不能相互连接
C．a酶与b酶切断的化学键不同
D．只仅用b酶切割，则得到3个DNA分子产物
1.某环状DNA分子含有3000个碱基对(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）
酶a切割产物(bp) 酶b再次切割产物(bp)
1600；1100；300 800；300
A
难点1：限制酶的作用特点
类型
来源
功能
相同点
差别
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌
T4噬菌体
催化形成磷酸二酯键
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和
平末端(效率较低)
2.分子缝合针——DNA连接酶
作用前提：两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来。
名称 作用部位 作用结果
限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成片段
DNA连接酶 磷酸二酯键 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
DNA (水解)酶 磷酸二酯键 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶 碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
难点2：与DNA相关的五种酶的比较
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
DNA连接酶
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
切取目的基因与切割载体时不一定使用“同一种酶”
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
可以防止酶切产物自身环化以及保证目的基因和质粒正确相连。
2.（2016江苏单科，33节选）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：
（3）若BamHI酶切的DNA末端与BclI酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为 ，对于该部位，这两种酶 （填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
GGATCA
CCTAGT
TGATCC
ACTAGG
载体的作用
载体的必要条件
载体的种类
3.分子运输车——运载体
1）有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入其中。
2）能在宿主细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。
3）具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
1）作为运输工具，将目的基因导入受体细胞中
2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
实际上在基因工程操作中，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。
载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。
将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了含该抗生素抗性基因载体的受体细胞。
难点4：标记基因的筛选原理
3.（2016课标Ⅰ，40节选）某一质粒载体如图所示，外源DNA分子插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用BamHI酶切后，与用BamHI酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
难点4：标记基因的筛选原理
（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞不能区分的，其原因是 ；并且 和 的细胞也是不能区分的，其原因是 。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有 的固体培养基。
（2）二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或重组质粒） 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素
1.已知某种限制性核酸内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是( )
A．3 B．4 C．9 D．12
C
课堂练习
2.（2017年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中
克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入
菊花中。下列操作与实验目的不符的是（ ）
A.用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒
B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞
C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞
D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
图1
图2
C
3.（2018北京卷·5）用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是
A．如图中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．如图中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalI处理得到的酶切产物
D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
D
谢 谢
1.1 DNA重组技术的基本工具
专题1 基因工程
高考试题 核心考点 考查内容
2020年课标Ⅲ，38 基因工程，胚胎工程 基因工程的工具和操作程序，
体外受精和早期胚胎培养
2019年课标Ⅰ，38 基因工程 PCR技术
2018年课标Ⅰ，38 2018年课标Ⅱ，38 基因工程 基因工程，细胞工程 基因工程的操作程序
基因工程的工具和操作程序，克隆技术
2017年课标Ⅱ，38 2017年课标Ⅲ，38 基因工程， 动物细胞工程 基因工程 基因工程的工具和操作程序，
动物细胞培养
基因工程的工具和操作程序
2016年课标Ⅰ，40 2016年课标Ⅲ，40 基因工程 基因工程 基因工程的工具和操作程序，
基因工程的操作工具分析
考情分析
基因工程
基因工程=基因拼接技术=DNA重组技术
是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，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。
操作环境
操作对象
操作水平
技术手段
结果
优点
变异类型
生物体外
基因
DNA分子水平
体外DNA重组和转基因技术
人类需要的生物类型和生物产品
①定向改变生物性状
②打破物种之间的界限
基因重组
剪刀
针线
运输车
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
运载体
1.限制性核酸内切酶（限制酶）
来源
种类
作用
特点
作用 结果
主要从原核生物中分离纯化而来
已经分离出大约4000种
1.识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列
2.使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
形成黏性末端或平末端
具有特异性（识别序列特异和切割位置特异）
阅读课本4-5页“限制性核酸内切酶——分子手术刀”的相关内容，完成下表
被切割部位一般具有回文序列，即在切割部位，一条链（GAATTC）正向读的碱基顺序与另一条链(CTTAAG)反向读的顺序完全一致。
中轴线
限制酶的识别序列
A．在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列分别有3个和2个
B．a酶与b酶切出的黏性末端不能相互连接
C．a酶与b酶切断的化学键不同
D．只仅用b酶切割，则得到3个DNA分子产物
1.某环状DNA分子含有3000个碱基对(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）
酶a切割产物(bp) 酶b再次切割产物(bp)
1600；1100；300 800；300
A
难点1：限制酶的作用特点
类型
来源
功能
相同点
差别
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌
T4噬菌体
催化形成磷酸二酯键
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和
平末端(效率较低)
2.分子缝合针——DNA连接酶
作用前提：两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来。
名称 作用部位 作用结果
限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成片段
DNA连接酶 磷酸二酯键 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
DNA (水解)酶 磷酸二酯键 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶 碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
难点2：与DNA相关的五种酶的比较
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
DNA连接酶
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
切取目的基因与切割载体时不一定使用“同一种酶”
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
可以防止酶切产物自身环化以及保证目的基因和质粒正确相连。
2.（2016江苏单科，33节选）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：
（3）若BamHI酶切的DNA末端与BclI酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为 ，对于该部位，这两种酶 （填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。
难点3：限制酶和DNA连接酶综合运用
GGATCA
CCTAGT
TGATCC
ACTAGG
载体的作用
载体的必要条件
载体的种类
3.分子运输车——运载体
1）有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入其中。
2）能在宿主细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。
3）具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
1）作为运输工具，将目的基因导入受体细胞中
2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
实际上在基因工程操作中，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。
载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。
将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了含该抗生素抗性基因载体的受体细胞。
难点4：标记基因的筛选原理
3.（2016课标Ⅰ，40节选）某一质粒载体如图所示，外源DNA分子插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用BamHI酶切后，与用BamHI酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
难点4：标记基因的筛选原理
（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞不能区分的，其原因是 ；并且 和 的细胞也是不能区分的，其原因是 。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有 的固体培养基。
（2）二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或重组质粒） 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素
1.已知某种限制性核酸内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是( )
A．3 B．4 C．9 D．12
C
课堂练习
2.（2017年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中
克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入
菊花中。下列操作与实验目的不符的是（ ）
A.用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒
B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞
C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞
D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
图1
图2
C
3.（2018北京卷·5）用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是
A．如图中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．如图中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalI处理得到的酶切产物
D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
D
谢 谢