浙科版高中生物选修三第1章 第1节 工具酶的发现和基因工程的诞生（31张PPT）
文档属性
| 名称 | 浙科版高中生物选修三第1章 第1节 工具酶的发现和基因工程的诞生（31张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 724.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙科版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2017-05-18 18:10:17 | ||
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文档简介
课件31张PPT。第一节
工具酶的发现和基因工程的诞生 核心要点突破情景导引基础自主梳理知能过关演练第一节“转基因生物”一词越来越为人们所熟知，如转基因鱼、转基因棉等，这些生物都不同程度地影响着人们的生产和生活。情景导引思考：(1)转基因生物是利用什么技术获得的？
(2)获得转基因生物所需要的特殊工具有哪些呢？
【提示】 (1)基因工程。
(2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。基础自主梳理一、基因工程概述
1．概述：基因工程是狭义的遗传工程，广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在_________中表达。
2．核心：__________________。
二、基因工程的诞生
1．时间：20世纪70年代。受体细胞构建重组DNA分子2．理论基础
(1)DNA是生物遗传物质的发现。
(2)DNA双螺旋结构的确立。
(3)_____________传递方式的认定。
3．技术上的保障
限制性核酸内切酶、________________和质粒载体的发现与应用。
三、限制性核酸内切酶
1．功能：识别和切割DNA分子内一小段_________________。
2．结果：把_______________切割成许多不同的片段。遗传信息DNA连接酶特殊核苷酸序列DNA分子思考感悟
1．限制性核酸内切酶的识别序列是GAATTC，只能在G和A之间切断DNA，对吗？
【提示】 不对。限制性核酸内切酶有数千种，其中一种限制性核酸内切酶的识别序列是GAATTC。 四、DNA连接酶
作用：将具有________________的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子。
五、质粒
1．实质：是能够自主复制的__________________，是一种特殊的遗传物质。
2．存在方式：在细菌中独立于染色体之外。
3．作用：作为基因工程的_______。
4．最常用的质粒：___________的质粒。末端碱基互补双链环状DNA分子载体大肠杆菌思考感悟
2．基因工程的载体只有质粒一种，对吗？
【提示】 不对。最常用的载体是质粒。 核心要点突破1．特点：具有专一性表现在两个方面：如图(1)识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。
(2)切割特定序列中的特定位点。
2．用限制性核酸内切酶切割时断开的是DNA分子中的磷酸二酯键(即相邻脱氧核苷酸间的键)而不是连接两条链之间的氢键。如下图：
双链DNA结构和磷酸二酯键位置3．产物：用同一种限制性核酸内切酶切割形成的DNA片段末端的碱基互补。 限制性核酸内切酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制性核酸内切酶BamH Ⅰ，EcoR Ⅰ，Hind Ⅲ以及Bgl Ⅱ的辨识序列。箭头表示每一种限制性核酸内切酶的特定切割部位，其中哪两种限制性核酸内切酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是( )A．BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ；末端互补序列
－AATT－
B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列
－GATC－
C．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列
－AATT－
D．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ；末端互补序列
－GATC－【思路点拨】 【尝试解答】 __D__
特别提醒
(1)限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。
(2)限制性核酸内切酶不是一般的DNA水解酶，限制性核酸内切酶只对DNA中特定的核苷酸序列识别和切割。
(3)限制性核酸内切酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4、5、8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。跟踪训练 限制性核酸内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，如一种能对GAATTC专一识别的限制性核酸内切酶，打断的化学键是
( )
A．G与A之间的键
B．G与C之间的键
C．A与T之间的键
D．磷酸与脱氧核糖之间的键
答案：D1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较2．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶与DNA聚合酶都能催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键，但两者之间存在差异，表现如下： 下列DNA连接酶的作用叙述正确的是( )
A．DNA连接酶的基本组成单位是脱氧核苷酸
B．将单个核苷酸加到DNA片段的骨架上连接起来，重新形成磷酸二酯键
C．连接DNA链上碱基之间的氢键
D．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
【尝试解答】 __D__【解析】 (1)DNA聚合酶只能将单个的核苷酸添加到已有的核苷酸链上，形成磷酸二酯键，而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶是一条DNA链为模板将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将两个缺口同时连接起来，选项B是DNA聚合酶的作用，DNA连接酶的基本组成是氨基酸。
【互动探究】 (1)DNA连接酶和限制性核酸内切酶的作用部位都具有特异性吗？
(2)DNA连接酶和DNA聚合酶催化形成的化学键相同吗？【提示】 (1)DNA连接酶的作用部位不具特异性。
(2)相同。【探规寻律】 (1)工具酶的关系可表示为
(2)DNA聚合酶只能将单个的核苷酸加到已有核苷酸片段的末端羟基上，形成磷酸二酯键，而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(3)DNA聚合酶是以一条链为模板将单个核苷酸连接成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。1．载体的作用：一是作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。二是利用载体在受体细胞内的增殖，对外源基因进行大量复制。
2．作为载体必须具备的条件
(1)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
(2)载体DNA必须有一个或多个限制性核酸内切酶切点，以便目的基因插入到载体上去。(3)具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物有颜色反应的基因等。
(4)载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
3．类型
(1)细菌的质粒，是细菌细胞中核区外的DNA分子，绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子，有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。
(2)噬菌体或某些动植物病毒。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据自己的目的和需要，对某些天然载体进行人工改造。特别提醒
供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载体本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因的插入而使其失活。 质粒之所以能做基因工程的运载体，是由于它
( )
A．含蛋白质，从而能完成生命活动
B．能自我复制，保持连续性
C．是RNA，能指导蛋白质的合成
D．具有环状结构，能携带目的基因
【尝试解答】 __B__【解析】 质粒存在于细菌和酵母菌等生物中，是一种很小的环状DNA分子，有标记基因，便于在受体细胞中检测，质粒在受体细胞中，能随受体细胞DNA复制而复制，进行目的基因的扩增和表达。答案为B。【易误警示】跟踪训练 质粒是基因工程常用的载体，它的特点是( )
①能自主复制 ②不能复制 ③结构简单
④单链DNA ⑤环状DNA ⑥含有标记基因
A．①③⑤⑥
B．③④⑤⑥
C．①③④⑤
D．②③④⑤解析：选A。在基因工程中，通常用质粒作为载体。质粒是裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并能自主复制的双链环状DNA分子。在质粒上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，供外源DNA片段插入其中，另外质粒上还有标记基因，如抗四环素基因等。
工具酶的发现和基因工程的诞生 核心要点突破情景导引基础自主梳理知能过关演练第一节“转基因生物”一词越来越为人们所熟知，如转基因鱼、转基因棉等，这些生物都不同程度地影响着人们的生产和生活。情景导引思考：(1)转基因生物是利用什么技术获得的？
(2)获得转基因生物所需要的特殊工具有哪些呢？
【提示】 (1)基因工程。
(2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。基础自主梳理一、基因工程概述
1．概述：基因工程是狭义的遗传工程，广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在_________中表达。
2．核心：__________________。
二、基因工程的诞生
1．时间：20世纪70年代。受体细胞构建重组DNA分子2．理论基础
(1)DNA是生物遗传物质的发现。
(2)DNA双螺旋结构的确立。
(3)_____________传递方式的认定。
3．技术上的保障
限制性核酸内切酶、________________和质粒载体的发现与应用。
三、限制性核酸内切酶
1．功能：识别和切割DNA分子内一小段_________________。
2．结果：把_______________切割成许多不同的片段。遗传信息DNA连接酶特殊核苷酸序列DNA分子思考感悟
1．限制性核酸内切酶的识别序列是GAATTC，只能在G和A之间切断DNA，对吗？
【提示】 不对。限制性核酸内切酶有数千种，其中一种限制性核酸内切酶的识别序列是GAATTC。 四、DNA连接酶
作用：将具有________________的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子。
五、质粒
1．实质：是能够自主复制的__________________，是一种特殊的遗传物质。
2．存在方式：在细菌中独立于染色体之外。
3．作用：作为基因工程的_______。
4．最常用的质粒：___________的质粒。末端碱基互补双链环状DNA分子载体大肠杆菌思考感悟
2．基因工程的载体只有质粒一种，对吗？
【提示】 不对。最常用的载体是质粒。 核心要点突破1．特点：具有专一性表现在两个方面：如图(1)识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。
(2)切割特定序列中的特定位点。
2．用限制性核酸内切酶切割时断开的是DNA分子中的磷酸二酯键(即相邻脱氧核苷酸间的键)而不是连接两条链之间的氢键。如下图：
双链DNA结构和磷酸二酯键位置3．产物：用同一种限制性核酸内切酶切割形成的DNA片段末端的碱基互补。 限制性核酸内切酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制性核酸内切酶BamH Ⅰ，EcoR Ⅰ，Hind Ⅲ以及Bgl Ⅱ的辨识序列。箭头表示每一种限制性核酸内切酶的特定切割部位，其中哪两种限制性核酸内切酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是( )A．BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ；末端互补序列
－AATT－
B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列
－GATC－
C．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ；末端互补序列
－AATT－
D．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ；末端互补序列
－GATC－【思路点拨】 【尝试解答】 __D__
特别提醒
(1)限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。
(2)限制性核酸内切酶不是一般的DNA水解酶，限制性核酸内切酶只对DNA中特定的核苷酸序列识别和切割。
(3)限制性核酸内切酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4、5、8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。跟踪训练 限制性核酸内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，如一种能对GAATTC专一识别的限制性核酸内切酶，打断的化学键是
( )
A．G与A之间的键
B．G与C之间的键
C．A与T之间的键
D．磷酸与脱氧核糖之间的键
答案：D1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较2．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶与DNA聚合酶都能催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键，但两者之间存在差异，表现如下： 下列DNA连接酶的作用叙述正确的是( )
A．DNA连接酶的基本组成单位是脱氧核苷酸
B．将单个核苷酸加到DNA片段的骨架上连接起来，重新形成磷酸二酯键
C．连接DNA链上碱基之间的氢键
D．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
【尝试解答】 __D__【解析】 (1)DNA聚合酶只能将单个的核苷酸添加到已有的核苷酸链上，形成磷酸二酯键，而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶是一条DNA链为模板将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将两个缺口同时连接起来，选项B是DNA聚合酶的作用，DNA连接酶的基本组成是氨基酸。
【互动探究】 (1)DNA连接酶和限制性核酸内切酶的作用部位都具有特异性吗？
(2)DNA连接酶和DNA聚合酶催化形成的化学键相同吗？【提示】 (1)DNA连接酶的作用部位不具特异性。
(2)相同。【探规寻律】 (1)工具酶的关系可表示为
(2)DNA聚合酶只能将单个的核苷酸加到已有核苷酸片段的末端羟基上，形成磷酸二酯键，而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(3)DNA聚合酶是以一条链为模板将单个核苷酸连接成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。1．载体的作用：一是作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。二是利用载体在受体细胞内的增殖，对外源基因进行大量复制。
2．作为载体必须具备的条件
(1)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
(2)载体DNA必须有一个或多个限制性核酸内切酶切点，以便目的基因插入到载体上去。(3)具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物有颜色反应的基因等。
(4)载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
3．类型
(1)细菌的质粒，是细菌细胞中核区外的DNA分子，绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子，有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。
(2)噬菌体或某些动植物病毒。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据自己的目的和需要，对某些天然载体进行人工改造。特别提醒
供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载体本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因的插入而使其失活。 质粒之所以能做基因工程的运载体，是由于它
( )
A．含蛋白质，从而能完成生命活动
B．能自我复制，保持连续性
C．是RNA，能指导蛋白质的合成
D．具有环状结构，能携带目的基因
【尝试解答】 __B__【解析】 质粒存在于细菌和酵母菌等生物中，是一种很小的环状DNA分子，有标记基因，便于在受体细胞中检测，质粒在受体细胞中，能随受体细胞DNA复制而复制，进行目的基因的扩增和表达。答案为B。【易误警示】跟踪训练 质粒是基因工程常用的载体，它的特点是( )
①能自主复制 ②不能复制 ③结构简单
④单链DNA ⑤环状DNA ⑥含有标记基因
A．①③⑤⑥
B．③④⑤⑥
C．①③④⑤
D．②③④⑤解析：选A。在基因工程中，通常用质粒作为载体。质粒是裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并能自主复制的双链环状DNA分子。在质粒上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，供外源DNA片段插入其中，另外质粒上还有标记基因，如抗四环素基因等。