2020——2021学年高中生物人教版选修三第一章第 1节重组DNA技术教学课件 （18张ppt）
文档属性
| 名称 | 2020——2021学年高中生物人教版选修三第一章第 1节重组DNA技术教学课件 （18张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 25.8MB | ||
| 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 | 2021-09-06 10:31:26 | ||
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文档简介
思考：抗虫基因从哪里获得？抗虫棉是如何培育的？
资料1 转基因抗虫棉
苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入棉花细胞，使棉花细胞能表达这种杀虫蛋白质，其专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，但对人畜是无害的。
一、基因工程概念
定义： 基因工程是指按照人们的愿望，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制品。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，因此又叫重组DNA技术。
1.别名：_____________
2.原理：_____________
3.操作对象：_________
4.操作水平：_________
5.结果：_____________________________________
_____________________________________
重组DNA技术
基因
分子水平
基因重组
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制品
（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
二、重组DNA技术的基本工具
（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、作用 :
4、作用部位:
磷酸二酯键
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。
3’端
5’端
3’端
5’端
磷酸二酯键
5、举例：
EcoRI 限制酶、
SmaI 限制酶等
作用结果
平末端
EcoRI 只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
限制酶所识别序列的特点是：双链DNA上的碱基序列反向重复，称为回文序列
黏性末端
模拟实验1：模拟限制酶的剪切（2min）
下列限制酶切割形成的末端是怎样的呢？
*比较以上黏性末端，你从中发现什么现象了吗？
不同的限制酶有可能切割形成相同的黏性末端
现学现用
2、你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，保护自身的作用。
1、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
DNA分子中不具备该限制酶的识别序列，或者该序列发生甲基化修饰，使限制酶不能将其切开。
寻根问底
（二）分子运输车---载体
质粒、动植物病毒、噬菌体
将外源基因送入受体细胞。
1.作用：
2.种类：
质粒
3、载体需具备的条件：
①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中
②能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制
③常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选
想一想：任意的不同末端都可以连接吗？
两DNA片段的黏性末端必须互补才能拼起来
平末端：对序列没有要求。但连接效率低。
A
A
T
T
（三）分子缝合针---DNA连接酶
1. 作用：
3. 种类：
将双链 DNA片段拼接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
2. 作用位点：
磷酸二酯键
类型
来源
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
差别
大肠杆菌
T4噬菌体
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和平末端(效率较低)
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
………G
………C TTAA
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
AATTC………
G………
模拟实验2：模拟构建重组DNA (EcoRⅠ切割) （时间：3-5min）
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
目的基因
质粒：
DNA序列：
总结：
1. 从以上操作可推知，在切割含“目的片段”的DNA分子时，需用限制酶切割___次此DNA分子，产生____个末端。
2.切割目的基因和载体时，需要用____限制酶,目的是_________________
2
4
同种
产生相同的黏性末端
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、 λ噬菌体衍生物 、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
当堂检测
1．下列有关基因工程叙述错误的是( )
A．基因工程产生的变异属于基因突变
B．最常用的载体是质粒
C．工具酶主要有限制性内切核酸酶和DNA连接酶
D．该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换
2．在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是( )
A．将任意两个DNA片段连接起来
B．将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之间的氢键
C．连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键
D．只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键
当堂检测
3．下列有关质粒的叙述，正确的是( )
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B．质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，能自主复制的小型环状双链DNA分子
C．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制
D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA、动植物病毒以及噬菌体
4．如图所示为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的限制酶及其正确的末端互补序列为( )
A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列为—AATT—
B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—GATC—
C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—AATT—
D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—
当堂检测
当堂检测
答案：1.A 2.C 3.B 4.D
资料1 转基因抗虫棉
苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入棉花细胞，使棉花细胞能表达这种杀虫蛋白质，其专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，但对人畜是无害的。
一、基因工程概念
定义： 基因工程是指按照人们的愿望，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制品。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，因此又叫重组DNA技术。
1.别名：_____________
2.原理：_____________
3.操作对象：_________
4.操作水平：_________
5.结果：_____________________________________
_____________________________________
重组DNA技术
基因
分子水平
基因重组
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制品
（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
二、重组DNA技术的基本工具
（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、作用 :
4、作用部位:
磷酸二酯键
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。
3’端
5’端
3’端
5’端
磷酸二酯键
5、举例：
EcoRI 限制酶、
SmaI 限制酶等
作用结果
平末端
EcoRI 只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
限制酶所识别序列的特点是：双链DNA上的碱基序列反向重复，称为回文序列
黏性末端
模拟实验1：模拟限制酶的剪切（2min）
下列限制酶切割形成的末端是怎样的呢？
*比较以上黏性末端，你从中发现什么现象了吗？
不同的限制酶有可能切割形成相同的黏性末端
现学现用
2、你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，保护自身的作用。
1、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
DNA分子中不具备该限制酶的识别序列，或者该序列发生甲基化修饰，使限制酶不能将其切开。
寻根问底
（二）分子运输车---载体
质粒、动植物病毒、噬菌体
将外源基因送入受体细胞。
1.作用：
2.种类：
质粒
3、载体需具备的条件：
①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中
②能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制
③常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选
想一想：任意的不同末端都可以连接吗？
两DNA片段的黏性末端必须互补才能拼起来
平末端：对序列没有要求。但连接效率低。
A
A
T
T
（三）分子缝合针---DNA连接酶
1. 作用：
3. 种类：
将双链 DNA片段拼接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
2. 作用位点：
磷酸二酯键
类型
来源
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
差别
大肠杆菌
T4噬菌体
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和平末端(效率较低)
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
GCCGTATG…
………G
………C TTAA
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
AATTC………
G………
模拟实验2：模拟构建重组DNA (EcoRⅠ切割) （时间：3-5min）
GAGCCATACTTAA
AATTCTCGGTATG
目的基因
质粒：
DNA序列：
总结：
1. 从以上操作可推知，在切割含“目的片段”的DNA分子时，需用限制酶切割___次此DNA分子，产生____个末端。
2.切割目的基因和载体时，需要用____限制酶,目的是_________________
2
4
同种
产生相同的黏性末端
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、 λ噬菌体衍生物 、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
当堂检测
1．下列有关基因工程叙述错误的是( )
A．基因工程产生的变异属于基因突变
B．最常用的载体是质粒
C．工具酶主要有限制性内切核酸酶和DNA连接酶
D．该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换
2．在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是( )
A．将任意两个DNA片段连接起来
B．将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之间的氢键
C．连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键
D．只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键
当堂检测
3．下列有关质粒的叙述，正确的是( )
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B．质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，能自主复制的小型环状双链DNA分子
C．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制
D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA、动植物病毒以及噬菌体
4．如图所示为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的限制酶及其正确的末端互补序列为( )
A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列为—AATT—
B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—GATC—
C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—AATT—
D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—
当堂检测
当堂检测
答案：1.A 2.C 3.B 4.D