人教版高中生物选修三 专题1-第1节 DNA重组技术的基本工具 课件（27张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高中生物选修三 专题1-第1节 DNA重组技术的基本工具 课件（27张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-02-01 08:47:45 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
科学提供对自然界的说明
技术将科学原理转化为工艺和产品
从而造福人类
科学、技术、社会的互动，不断调整着人类与自然界的关系，推动着文明的进展。
选修3
现代生物科技专题
专题1
基因工程
基因工程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。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。
第1节
问题探讨
手术刀
缝合针
运输工具
培育抗虫棉需要哪些基本工具?
来源
种类
作用
作用结果
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，填写下表
自主学习一
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。
形成两种末端：黏性末端或平末端
1’
2’
3’
4’
5’
脱氧核苷酸的结构
G
1’
2’
3’
4’
5’
1’
2’
3’
4’
5’
A
3’,5’-磷酸二酯键
3’端
5’端
3’端
5’端
磷酸二酯键
仔细观察各限制酶
识别的特定序列有何
特点？
限制酶的识别序列
限制酶所识别的序列的特点是：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
中轴线
在G与A之间切割
大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC
序列，并在G和A之间切开。
EcoRI限制酶的作用
黏性末端
黏性末端
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。
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
中轴线
SmaI限制酶的作用
在G与C之间切割
平末端 平末端
SmaI限制酶的切割
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。
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（主要是细菌）易受自然界外源DNA（噬菌体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
为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
通过长期的进化，一部分细菌细胞中含有某种限制酶，其DNA分子中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。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。
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)
阅读课本第5页“分子缝合针——DNA连接酶”的相关内容，填写下表
自主学习二
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键
DNA连接酶的作用
两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能连接单链DNA！
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
T4
DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低
DNA连接酶的缝合作用
A
A
T
T
G
C
A
A
T
T
A
A
T
T
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶的作用
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
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
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
例：限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
可以连接。因为由上述两种不同限制酶切割后形成相同的黏性末端（或是可以互补的）
小试身手
可连接：?具有互补的粘性末端的DNA末端；
?同一种限制性内切酶切割得到的DNA末端
载体的作用
载体的必要条件
载体的种类
阅读课本第6页“分子运输车——运载体”的相关内容，填写下表
自主学习三
1）能够(只能？)在宿主细胞中复制(怎么复制？)并稳定地保存。
2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
3）具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。
4）必须是安全的
，对受体细胞无害。
5）载体DNA
分子应大小适中，以便于提取和操作
1）作为运载工具，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
①细菌的质粒
②病毒：λ噬菌体衍生物(由天然的改造而成)、动植物病毒等。
有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。
有切割位点
能复制并带着插入的目的基因一起复制
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
最常用运载体——质粒
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。
转基因抗虫棉培育流程
核心步骤
植物：农杆菌转化法
实验分析：
1）以下说法正确的是
（
）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
C
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（
）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
D
3)下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是
①…CTGCA
…G
②…G
…CTTAA
③
G…
ACGTC…
④
AATTC…
G…
A.
①③；②④
B.
①②；③④
C.
①④；②③
D.以上都不对
A
科学提供对自然界的说明
技术将科学原理转化为工艺和产品
从而造福人类
科学、技术、社会的互动，不断调整着人类与自然界的关系，推动着文明的进展。
选修3
现代生物科技专题
专题1
基因工程
基因工程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。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。
第1节
问题探讨
手术刀
缝合针
运输工具
培育抗虫棉需要哪些基本工具?
来源
种类
作用
作用结果
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，填写下表
自主学习一
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。
形成两种末端：黏性末端或平末端
1’
2’
3’
4’
5’
脱氧核苷酸的结构
G
1’
2’
3’
4’
5’
1’
2’
3’
4’
5’
A
3’,5’-磷酸二酯键
3’端
5’端
3’端
5’端
磷酸二酯键
仔细观察各限制酶
识别的特定序列有何
特点？
限制酶的识别序列
限制酶所识别的序列的特点是：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
中轴线
在G与A之间切割
大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC
序列，并在G和A之间切开。
EcoRI限制酶的作用
黏性末端
黏性末端
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。
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
中轴线
SmaI限制酶的作用
在G与C之间切割
平末端 平末端
SmaI限制酶的切割
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。
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（主要是细菌）易受自然界外源DNA（噬菌体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
为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
通过长期的进化，一部分细菌细胞中含有某种限制酶，其DNA分子中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。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。
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)
阅读课本第5页“分子缝合针——DNA连接酶”的相关内容，填写下表
自主学习二
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键
DNA连接酶的作用
两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能连接单链DNA！
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
T4
DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低
DNA连接酶的缝合作用
A
A
T
T
G
C
A
A
T
T
A
A
T
T
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶的作用
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
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
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
例：限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
可以连接。因为由上述两种不同限制酶切割后形成相同的黏性末端（或是可以互补的）
小试身手
可连接：?具有互补的粘性末端的DNA末端；
?同一种限制性内切酶切割得到的DNA末端
载体的作用
载体的必要条件
载体的种类
阅读课本第6页“分子运输车——运载体”的相关内容，填写下表
自主学习三
1）能够(只能？)在宿主细胞中复制(怎么复制？)并稳定地保存。
2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
3）具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。
4）必须是安全的
，对受体细胞无害。
5）载体DNA
分子应大小适中，以便于提取和操作
1）作为运载工具，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
①细菌的质粒
②病毒：λ噬菌体衍生物(由天然的改造而成)、动植物病毒等。
有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。
有切割位点
能复制并带着插入的目的基因一起复制
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
最常用运载体——质粒
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。
转基因抗虫棉培育流程
核心步骤
植物：农杆菌转化法
实验分析：
1）以下说法正确的是
（
）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
C
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（
）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
D
3)下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是
①…CTGCA
…G
②…G
…CTTAA
③
G…
ACGTC…
④
AATTC…
G…
A.
①③；②④
B.
①②；③④
C.
①④；②③
D.以上都不对
A