3.1重组DNA技术的基本工具-生物人教版（2019）选择性必修3课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
情 境 探 究
不用农药的情况下，能让棉花本身就能抗棉铃虫吗？
资料1: 我国是棉花的生产和消费大国，以新疆棉最为著名。在棉花种植过程中，常常会受到棉铃虫的侵袭，这会使棉花大量减产。而大量施用农药不仅提高了生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。
资料2:苏云金杆菌有一种杀虫基因/Bt毒蛋白基因，它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。
基因工程技术
基因工程
基因工程：是指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物
，创造出更符合人们需要的 。从技术操作层面看，由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作 。
(P67章首页)
1.基因工程技术手段？结果？操作水平？优点？
2.基因工程技术引起的生物变异类型？
3.基因工程技术要用到工具吗？
定向改造生物体的性状
基因重组
转基因
新的遗传特性
新的生物类型和生物产品
DNA分子
重组DNA技术
根据概念，分析：
(原理)
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
本节聚焦
重组DNA技术所需的三种基本工具是什么？它们的作用分别是什么？
基因工程载体需要具备什么条件？
1.来源：
主要从 中分离纯化来的
2.特点 :
能够识别 的 ,并使每一条链中特定部位的 断开。
3.识别序列:
限制酶的识别序列由 个核苷酸组成，少数4个、8个或其他数量
根据P71内容，说说限制酶的相关问题：
限制酶作用部位
4.限制酶切割产生的末端:
或 。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
简称：限制酶
原核生物
双链DNA分子
特定核苷酸序列
磷酸二酯键
大多数
6
黏性末端
平末端
3.识别序列:
限制酶(EcoRⅠ)能识别
序列，并在
和 之间切________ 键,形成 末端。
-GAATTC-
-CTTAAG-
G
A
黏性
磷酸二酯
EcoR I
5'
5'
3'
3'
黏性末端
中心轴线
Sma I
5'
5'
3'
3'
平末端
限制酶(SmaⅠ)能识别
序列，并在 和
之间切割形成 末端 。
-CCCGGG-
-GGGCCC-
G
C
平
中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列
动手
P71 旁栏思考题
P74 练习与应用
你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？
切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。
1.想一想，为什么限制酶不切割细菌（原核生物）本身的DNA分子？
原核生物DNA不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰
对比做题
《金》P82 例3
T
G
C
C
G
T
A
A
5'
3'
5'
3'
磷酸二酯键
限制酶
【问题探究1】下图甲是一个DNA片段，箭头处代表不同限制酶的切点，据图回答：
（1）用EcoR Ⅰ 酶切，能得到 种DNA片段；
（2）用PstⅠ 完全酶切，能得到 种DNA片段；
（3）同时用SmaⅠ 和PstⅠ 完全酶切，能得到 种DNA片段；
（4）只用PstⅠ 酶切，最多能得到 种DNA片段。
2
3
5
5
①
②
③
【问题探究2】请判断：①和 可形成重组DNA分子，但①和 之间不能。
③
②
SpeⅠ_______ HindⅢ _________
XbaⅠ_______ XhoⅠ ______ _
2.同种限制酶切割形成的黏性末端相同吗？
3.（拓展2第1问）哪种限制酶切割产生的片段能与SpeⅠ切割产生的片段相连接？
为什么？
4.（拓展2第2问）不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端 ，这在基因工程操作中有什么意义？
相同
CTAG
CTAG
TCGA
【练习】(P75拓展应用2 改编)
1.哪几种限制酶切割可以形成黏性末端？请写出对应的黏性末端（注意：从5’往3’读）
切割位点的选择范围扩大
XbaⅠ
两者切割产生了相同的黏性末端
平末端
（同尾酶）
AGCT
待切割位点全部切开后，将从下面那条DNA链上切下的片段重组到上面那条DNA链的切口处，并用透明胶条将切口粘起来。
课堂活动：咱们来动动手吧！（课本P73 思考·讨论）
请你找到下列序列中EcoRⅠ的识别序列和切割位点。然后，用剪刀进行切割。
限制酶
DNA连接酶
1.作用：
2.种类和差别：
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
可互补的黏性末端
可互补的黏性末端
平末端 (效率较低)
磷酸二酯键
将切下的DNA片段拼接成新的DNA分子
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
重组DNA分子
旁栏思考题
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗 为什么
DNA连接酶
A
G
T
A
C
T
A
A
T
DNA母链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
T
…
…
T
…
…
A
…
…
A
…
…
T
…
…
A
…
…
T
…
…
C
…
…
…
G
…
…
…
比较与DNA相关的五种酶
名称 作用部位 作用结果
限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成两个或多个片段
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
9.下图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 (　　)
A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③ D.①④③②
《课时评价作业》P35
C
小结
可连接
黏性末端
可连接黏性末端和平末端 (效率低)
？？
1.载体的作用是什么？
2.有哪些种类？
3.常用的载体是哪种？其有什么特征？
4.作为载体应具备什么条件？
提示：①载体能与外源基因连接需具备什么条件？
②载体要使携带的外源基因在受体细胞中稳定存在需具备什么条件？
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？
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
阅读教材P73，回答下列问题：
作为运载工具，将外源基因送入受体细胞
质粒、噬菌体和动植物病毒
质粒
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，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
真正被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上进行过人工改造的。
载体应具备的条件：
(1)有 ，供外源DNA片段（基因）插入其中。
一个至多个限制酶切割位点
(3)具有特殊的 ，
。
标记基因
(2)能在受体细胞中进行 或
上，随受体DNA同步复制。
自我复制
整合到受体DNA
如抗生素的抗性基因（氨苄青霉素抗性基因、四环素抗性基因）
便于重组DNA分子的筛选
1.DNA 酒精，某些蛋白质 酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。
2.DNA在不同浓度的 中的溶解度不同，它能溶于 的NaCl溶液。
DNA的粗提取与鉴定
探究.实践
一、实验原理
3.在 下，DNA遇 试剂会呈现 。
不溶于
溶于
NaCl溶液
2mol/L
二苯胺
蓝色
一定温度
DNA的粗提取与鉴定
探究.实践
二、实验材料
不宜选用哺乳动物成熟的红细胞！
鸡血
DNA的粗提取与鉴定
探究.实践
三、实验试剂
研磨液、体积分数为95%的酒精、2mol/L 的NaCl溶液、二苯胺试剂、蒸馏水
四、实验步骤
DNA的粗提取与鉴定
探究.实践
四、实验步骤
探究.实践
四、实验步骤
1.称取约30g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10mL ，充分研磨。
2.（方案一）在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液 到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取 。
（方案二）将研磨液倒入塑料离心管中，在1500r/min的转速下 5min，再取 放入烧杯中。
溶解并提取DNA
研磨液
过滤
上清液
离心
上清液
3.（方案一）在上清液中加入体积相等的、预冷的 （体积分数为95%），静置2～3min，溶液中出现的 就是粗提取的DNA。
用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。
（方案二）将溶液倒入塑料离心管中，
在10000r/min的转速下 5min，
弃上清液，将 （粗提
取的DNA）晾干。
四、实验步骤
析出DNA，使DNA与杂质分开
酒精溶液
白色丝状物
离心
管底的沉淀物
4.取两支20mL的试管，各加入5mL
。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。
然后，向两支试管中各加入4mL的
。混合均匀后，将试管置于 中加热5min。
待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。
实验结果说明了什么？
四、实验步骤
2mol/L的NaCl溶液
二苯胺试剂
沸水
（沸水浴）
（现配现用，保证实验效果）
（将丝状物/DNA溶解后利于鉴定）
思考·讨论
1. DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是（ ）
A.能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键
B. 能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
C. 能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键
D. 只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端
2.在重组DNA技术中，将外源基因送入受体细胞的载体可以是（ ）
A.大肠杆菌的质粒 B. 切割DNA分子的酶
C. DNA片段的黏性末端 D. 用来识别特定基因的DNA探针
C
A
一、 概念检测
P74 练习与应用
总结