3.1 重组DNA技术的基本工具课件(共29张PPT)选择性必修3
文档属性
| 名称 | 3.1 重组DNA技术的基本工具课件(共29张PPT)选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-10-01 20:08:00 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
第三章 第1节
《重组DNA技术的基本工具》
高二生物 选择性必修3
人民教育出版社（2019）
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
非转基因番木瓜
转基因番木瓜
第三章 基因工程
基因工程
就是按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做重组DNA技术。
原 理：
基因重组
操作水平：
DNA分子水平
结 果：
定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的生物类型和生物产品
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
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“分子工具”。那么，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？
非转基因番木瓜
转基因番木瓜
3.1 重组DNA技术的基本工具
学习目标：
阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。
认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
课标要求：
理解基因工程是一种重组DNA技术，阐明限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具的特点及在实现重组DNA中的作用。
3.1 重组DNA技术的基本工具
重组DNA技术的基本工具：
（三）分子运输车---载体
分子运输车
（一）分子手术刀---限制性内切核酸酶
分子手术刀
（二）分子缝合针---DNA连接酶
（一）分子手术刀---限制性内切核酸酶（限制酶）
1、来源：
主要从原核生物中分离纯化来的
3、特点 :
4、作用部位:
特定切点上的磷酸二酯键
5、结果：
形成黏性末端和平末端
2、种类：
数千种
能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
（1）限制酶的识别序列
限制酶所识别序列的特点是：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，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列
能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有回文序列：
1’
2’
3’
4’
5’
G
1’
2’
3’
4’
5’
A
3’,5’-磷酸二酯键
3’端
5’端
3’端
5’端
（2）限制酶作用部位:
黏性末端
黏性末端
（3）EcoRI 限制酶的切割:
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
EcoRI 只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
中轴线
（4）SmaI 限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
在C和G之间切开
练一练
B
1、要想获得某个特定性状的基因必须要
用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
2、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端
供体生物细胞
取出DNA
限制酶
目的基因
想一想
模拟EcoRI限制酶（识别GAATTC序列，在G和A之间切）将手中两个DNA分子进行切割。
小组合作：模拟限制酶的剪切
1、你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
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。
寻根问底
2、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列。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。
寻根问底
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
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割(EcoRⅠ)
把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？
思考：
缺口怎么办？
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
什么样的末端才能连接起来？，
（二）分子缝合针---DNA连接酶
1. 作用：
2. 种类：
⑴ E·coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶
将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 。
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
（1）E·coli DNA连接或T4DNA连接酶连接黏性末端
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
（2）T4 DNA连接酶可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，效率低
（3）E·coli DNA连接酶与T4DNA连接酶比较：
类型 来源
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
功能
大肠杆菌
T4噬菌体
恢复磷酸
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)
相同点
差别
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
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
（4）DNA连接酶与DNA聚合酶的比较：
利用手中工具模拟E·coliDNA连接酶,将手中切割下来的目的基因，连接到另一个DNA分子上。
小组合作：模拟E·coliDNA连接酶的连接
想一想
外源基因如何进入受体细胞中并稳定存在？
（三）分子运输车---载体
分子运输车
质粒
将外源基因送入受体细胞。
1.作用：
动植物病毒
噬菌体
2.种类：
质粒
3、载体需具备的条件
（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
（2）有一个至多个限制酶切点
（3）有某些标记基因
（4）对受体细胞无害、易分离
（5）分子大小合适
能进入受体细胞并在受体细胞内复制并表达；
便于与不同目的基因结合
便于鉴定和筛选
大肠杆菌及质粒结构模式图
练一练
D
某目的基因两侧的DNA序列所含的限制性内切核酸酶切割位点如图所示，最好选用下列哪种质粒作为载体：
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、 噬菌体、动植物病毒
小结
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类:
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用： 把两条双链DNA片段拼接起来
第三章 第1节
《重组DNA技术的基本工具》
高二生物 选择性必修3
人民教育出版社（2019）
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
非转基因番木瓜
转基因番木瓜
第三章 基因工程
基因工程
就是按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做重组DNA技术。
原 理：
基因重组
操作水平：
DNA分子水平
结 果：
定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的生物类型和生物产品
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
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“分子工具”。那么，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？
非转基因番木瓜
转基因番木瓜
3.1 重组DNA技术的基本工具
学习目标：
阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。
认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
课标要求：
理解基因工程是一种重组DNA技术，阐明限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具的特点及在实现重组DNA中的作用。
3.1 重组DNA技术的基本工具
重组DNA技术的基本工具：
（三）分子运输车---载体
分子运输车
（一）分子手术刀---限制性内切核酸酶
分子手术刀
（二）分子缝合针---DNA连接酶
（一）分子手术刀---限制性内切核酸酶（限制酶）
1、来源：
主要从原核生物中分离纯化来的
3、特点 :
4、作用部位:
特定切点上的磷酸二酯键
5、结果：
形成黏性末端和平末端
2、种类：
数千种
能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
（1）限制酶的识别序列
限制酶所识别序列的特点是：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，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列
能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有回文序列：
1’
2’
3’
4’
5’
G
1’
2’
3’
4’
5’
A
3’,5’-磷酸二酯键
3’端
5’端
3’端
5’端
（2）限制酶作用部位:
黏性末端
黏性末端
（3）EcoRI 限制酶的切割:
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
EcoRI 只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
中轴线
（4）SmaI 限制酶的作用
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
在C和G之间切开
练一练
B
1、要想获得某个特定性状的基因必须要
用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
2、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端
供体生物细胞
取出DNA
限制酶
目的基因
想一想
模拟EcoRI限制酶（识别GAATTC序列，在G和A之间切）将手中两个DNA分子进行切割。
小组合作：模拟限制酶的剪切
1、你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
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。
寻根问底
2、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列。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。
寻根问底
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
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割(EcoRⅠ)
把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？
思考：
缺口怎么办？
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
什么样的末端才能连接起来？，
（二）分子缝合针---DNA连接酶
1. 作用：
2. 种类：
⑴ E·coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶
将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 。
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
（1）E·coli DNA连接或T4DNA连接酶连接黏性末端
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
（2）T4 DNA连接酶可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，效率低
（3）E·coli DNA连接酶与T4DNA连接酶比较：
类型 来源
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
功能
大肠杆菌
T4噬菌体
恢复磷酸
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)
相同点
差别
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
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
（4）DNA连接酶与DNA聚合酶的比较：
利用手中工具模拟E·coliDNA连接酶,将手中切割下来的目的基因，连接到另一个DNA分子上。
小组合作：模拟E·coliDNA连接酶的连接
想一想
外源基因如何进入受体细胞中并稳定存在？
（三）分子运输车---载体
分子运输车
质粒
将外源基因送入受体细胞。
1.作用：
动植物病毒
噬菌体
2.种类：
质粒
3、载体需具备的条件
（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
（2）有一个至多个限制酶切点
（3）有某些标记基因
（4）对受体细胞无害、易分离
（5）分子大小合适
能进入受体细胞并在受体细胞内复制并表达；
便于与不同目的基因结合
便于鉴定和筛选
大肠杆菌及质粒结构模式图
练一练
D
某目的基因两侧的DNA序列所含的限制性内切核酸酶切割位点如图所示，最好选用下列哪种质粒作为载体：
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、 噬菌体、动植物病毒
小结
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类:
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用： 把两条双链DNA片段拼接起来