人教版高中生物选修三专题一第1节 DNA重组技术的基本工具 课件共45张PPT

课件45张PPT。专题1 基因工程DNA重组技术的基本工具学习目标1.了解基因工程的概念
2.了解限制性核酸内切酶的来源,理解限制酶的功能
3.了解DNA连接酶的种类和功能
4.理解载体的作用及必需具备的条件，了解载体的
种类知识点一：基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，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。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DNA重组技术
或基因拼接技术。一、基因工程的概念知识点一：基因工程的概念一、基因工程的概念DNA重组技术或基因拼接技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的生物类型和生物产品基因重组远缘杂交不亲和定向A. B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，
杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B. 将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，
获得能产生人干扰素的菌株
C. 用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，
通过筛选获得青霉素高产菌株
D. 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后
其DNA整合到细菌DNA上【例1】下列叙述符合基因工程概念的是知识点二：基因工程的工具1、___________________——“分子手术刀”
2、___________________——“分子缝合针”
3、基因进入受体细胞的_____ ——“分子运输车”限制性核酸内切酶DNA连接酶载体知识点二：基因工程的工具1、限制性核酸内切酶（简称：_______）
——“分子手术刀”⑴来源：主要从_____生物中分离纯化出来。
⑵特点：识别_____DNA分子中_________________，并在
特定部位切开相应两个核苷酸之间的__________。
因此具有_______性。
⑶结果：产生__________或________。原核特定的核苷酸序列磷酸二酯键双链特异限制酶黏性末端平末端例：大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别
_________序列，并切割___和___之间的__________。
切割后产生__________。GAATTCGA磷酸二酯键黏性末端黏性末端⑵平末端：是限制酶在识别序列的中心轴线处将DNA切开
时形成的切口。如下图所示： 限制酶切割DNA时形成的切口— G A A T T C —
— C T T A A G — 中轴线—G
—C T T A A A A T T C —
G ——C C C G G G—
—G G G C C C——C C C G G G—
—G G G C C C— 黏性末端平末端EcoRⅠSmaⅠ⑴黏性末端：是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA
的两条链分别切开时形成的切口。如下图所示：中轴线— A A G C T T —
— T T C G A A —尝试写出下列序列受限制酶作用后的末端— A
— T T C G A A G C T T —
A —— G
— C C T A G G A T C C —
G ——
— C T A G G A T C —
—（注:EcoRI的识别序列和切点是—G↓AATTC—)要切2个切口，产生4个黏性(平)末端。【思考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(平)末端？【典例2】如图是含某基因的DNA片段，据图回答下列问
题：（EcoRⅠ识别序列及切点是G↓AATTC，SmaⅠ识
别序列及切点是CCC↓GGG）
⑴根据图示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割，则此
DNA片段可有____个限制酶切割位点，切割后有____种
_____个切割末端。
⑵图示DNA片段经限制酶切割前后，分别含有______个
游离的磷酸基团。
326CTATGAATTCAGTACCCGGGTTCACTTAAGCT
GATACTTAAGTCATGGGCCCAAGTGAATTCGA 2、8【变式训练】(2011·江苏)用限制酶EcoRV、Mbol单独或
联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1 kb
即1000个碱基对),请画出质粒上EcoRV、Mbol的切割位点。磷酸二酯键氢键【思考2】限制酶和解旋酶的区别？2、______________ ——“分子缝合针” ⑵种类：_______DNA连接酶和_______DNA连接酶⑴作用：将双链________“缝合”起来，恢复被限制酶切
开了的两个核苷酸之间的____________。磷酸二酯键T4 知识点二：基因工程的工具DNA连接酶E·coli DNA片段T4噬菌体大肠杆菌磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端低使用DNA连接酶制作重组DNA分子目的基因重组DNA分子【思考3】DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？两个DNA片段单个脱氧核苷酸不需要重组DNA分子新的DNA分子磷酸二酯蛋白质【思考3】DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？分别以DNA的两条链为
模板，合成与母链互补
的子链【典例3】（2012·全国新课标）根据基因工程的有关知识，
回答下列问题。
⑴限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端
类型有___________和_________。
⑵质粒运载体用EcoRI切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的的基因相连，含有目的基因的DNA除
可用EcoRI切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，
该酶必须具有的特点是_____________________________
_________________________________。
⑶按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，
即________DNA连接酶和____DNA连接酶。黏性末端平末端 切割产生的DNA片段末端与EcoRI切割产生的黏性末端相同E·coli T4 【训练提升】如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生
的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、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 限制酶DNA连接酶解旋酶DNA聚合酶3、基因进入受体细胞的_____——“分子运输车”⑴作用：
①作为______工具，将目的基因转移到宿主细胞内；
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量_____。
⑵条件：
①能在宿主细胞内______并稳定地______；
②具有一个或多个_______切点，以便与外源基因连接。
③具有特殊________(如：抗菌素的抗性基因,产物具有
颜色的基因（绿荧光蛋白gfp），便于进行筛选。复制知识点二：基因工程的工具载体复制保存限制酶标记基因运载知识点二：基因工程的工具3、基因进入受体细胞的_____——“分子运输车”载体⑶种类：
①常用载体——______：一种裸露的、独立于细菌拟核
DNA之外，能自我_____的小型双链_____DNA分子。
②其他载体：_________________、___________质粒复制环状λ噬菌体的衍生物动植物病毒【特别提醒】⑴一般来说，天然质粒往往不能满足人类的所有
要求，因此，人们根据不同的目的和需要，对
某些天然的载体进行人工改造。【典例4】下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制
必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素
抗性基因，箭头表示同一种限制性核酸内切酶的酶切位点。
若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉
素培养基生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是【特别提醒】⑴一般来说，天然质粒往往不能满足人类的所有
要求，因此，人们根据不同的目的和需要，对
某些天然的载体进行人工改造。
⑵限制酶切割载体以后，载体至少保留一个标志
基因，有利于目的基因的检测。【训练提升】基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的
基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列
和切点是 限制酶Ⅱ的识别序列和切点是
根据图示判断下列操作正确的是A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割A. 基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，
培育生物新品种
B. 重组DNA的形成在细胞内完成
C. 目的基因须由运载体导入受体细胞
D. 质粒都可作为运载体1、（多选）有关基因工程的叙述中，错误的是【课堂训练】 A．用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得
一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2 个
B．限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列DNA
中出现的几率就越大
C．—CATG—和—GATCC—序列被限制酶切出的黏
性未端碱基数不同
D．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因
的片段和质粒，才能形成重组质粒2、下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是 【课堂训练】A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列：—AATT—
B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列：—GATC—
C．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列：—GATC—
D．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列：—AATT—3、限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ及BglⅡ的
辨识序列及每一种限制酶的特定切割部位。
其中哪两种限制酶切割出来的DNA片段末端可以互补
结合，其末端互补序列是4、下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某
种酶的作用部位，则相应的酶依次A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶A. ①③⑤⑦ B. ②④⑥
C. ①③⑥⑦ D. ②③⑥⑦5、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是
①能自主复制 ②不能自主复制
③大小合适 ④是蛋白质 ⑤是环状RNA
⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居” A. 能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，
以便提供大量的目的基因
B. 具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
C. 具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D. 能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选6、基因工程的载体，必须具备的条件及理由是 【典例训练1】(2011·浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)
通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。
下列叙述错误的是A. 每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B. 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C. 每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D. 每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子⑴用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ
切割，原因是_____________________________。(2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其
切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
请回答下列问题：SmaⅠ会破坏质粒中的抗性基因和
外源DNA中的目的基因⑵与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种
限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止
________________________________________。质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化⑴一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有
______个游离的磷酸基团。0、2(2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其
切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
请回答下列问题：⑵若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，
质粒的热稳定性越_____。
⑶用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ
切割，原因是_____________________________。高SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、
外源DNA中的目的基因⑷与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种
限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止
________________________________________。
⑸为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段
混合，并加入___________酶。质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化DNA连接⑹重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了___________
___________________。
⑺为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重
组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后
在_______________________的培养基中培养，以完成
目的基因表达的初步检测。 鉴别和筛选
含有目的基因的细胞蔗糖为唯一含碳营养物质〖思考1〗限制酶主要存在于原核生物中，它有什么意义?限制酶在原核生物中主要是切割外源DNA，使之失效，
从而达到保护自己的目的。〖思考2〗基因工程中使用的限制酶绝大部分是从细菌提取出来的，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 微生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，
其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，
或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，
使限制酶不能将其切开。5′5′3′3′【拓展延伸】与DNA酶有关的几种酶的比较不需要模板需要模板