高中生物 专题一 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具课件 新人教版选修3.ppt

1.1DNA重组技术的基本工具,目标导航1.结合课本插图，记住DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.结合图15，识记基因工程中，作为载体需要具备的条件。,预习导学挑战自我，点点落实,一、基因工程的概念(阅读P1),1.对概念的理解,DNA重组技术,DNA分子,生物类,型和生物产品,基因,2.基因工程的理论基础和技术支持(阅读P23),DNA,中心法则,遗传密码,连接酶,连接酶,逆转录,测序,DNA体外重组,重组DNA表达实验,PCR,质粒,二、限制性核酸内切酶“分子手术刀”(阅读P45),1.来源：主要来自于。2.特点(1)识别双链DNA分子的某种序列。(2)使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开。3.作用结果(1)黏性末端：在所识别序列的将DNA的两条链分别切开时形成的末端。(2)平末端：在所识别序列的处切开时形成的末端。,原核生物,特定核苷酸,磷酸二酯键,中心轴线两侧,中心轴线,三、DNA连接酶“分子缝合针”(阅读P56),1.种类EcoliDNA连接酶,大肠杆菌,黏性,T4DNA连接酶,T4噬菌体,平,2.作用：将切开的DNA片段“缝合”，恢复被限制酶切开的，拼接成新的DNA分子。,磷酸二酯键,四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”(阅读P6),1.种类：质粒、的衍生物、动植物病毒等。2.常用载体质粒(1)质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有能力的很小的分子。(2)质粒DNA分子上有一个至多个位点，供DNA片段插入其中。,噬菌体,自我复制,双链环状DNA,限制酶切割,外源,(3)质粒DNA分子上有特殊的，供重组DNA的。(4)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经过的。,标记基因,鉴定和选择,人工改造,预习诊断,判断正误：(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因。()(2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()(3)EcoliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。(),(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中。()(6)变异一般是不定向的，但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需要进行的有目的的改造。()(7)不同生物的DNA能够重组是由于基本单位和空间结构相同。(),一、基因工程的理论基础,课堂讲义重点难点，个个击破,1.不同生物DNA分子得以重新拼接的基础(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。(3)所有生物DNA碱基对均遵循严格的“互补配对”原则，即A总与T配对，G总与C配对如此，方可使具相同末端(黏性末端)的不同DNA分子得以连接在一起。,2.外源基因在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，具有相对独立性。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向。(3)生物界共用一套遗传密码。,思维激活,1.与其他生物变异相比，基因工程所导致的变异有何特点？答案变异一般是不定向的，但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需要进行的有目的的改造。,2.基因工程的原理是什么？答案基因重组。3.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么？答案生物共用一套遗传密码。,应用示例,1.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是()A.定向提取生物体内的DNA分子B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状,问题导析(1)基因工程是在体外进行，然后导入受体细胞内。(2)重组基因在受体细胞内表达，产生人类所需的，也就地改造了生物的遗传性状。答案D,基因重组,生物类,型和产品,定向,一题多变判断正误：(1)基因工程是细胞水平上的生物工程。()(2)基因工程的产物对人类都是有益的。()(3)基因工程产生的变异属于人工诱变。()(4)基因工程育种的优点之一是目的性强。(),二、基因工程的工具酶,1.限制酶与DNA连接酶的比较(1)区别,(2)两者的关系可表示为,(3)磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键，而限制酶切割或DNA连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。,2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,思维激活,1.限制酶与DNA连接酶的化学本质和基本组成单位分别是什么？答案化学本质均是蛋白质；基本组成单位均是氨基酸。2.氢键的断裂与重新形成与限制酶和DNA连接酶是否有关？答案氢键是分子间作用力，其断裂与重新形成均与限制酶和DNA连接酶无关。,3.限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶的哪种特性？答案限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，这说明了酶具有专一性。,4.不同限制酶切割形成的黏性末端能发生黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？答案能。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的方式来完成黏合。,5.在下图中标出限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。,答案如图所示,限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用于a处化学键，而解旋酶作用于b处化学键。,应用示例,2.如下图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下列变化，则X酶是(),A.DNA连接酶B.RNA聚合酶C.DNA聚合酶D.限制酶,问题导析(1)可以连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键。(2)可以催化单个游离的核糖核苷酸形成RNA。(3)可以催化单个游离的脱氧核糖核苷酸形成DNA。(4)可以将DNA分子从特定的位点进行切割。答案A,DNA连接酶,RNA聚合酶,DNA聚合酶,限制酶,一题多变判断正误：(1)DNA连接酶催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接。()(2)DNA连接酶催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成。()(3)DNA连接酶催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成。()(4)限制酶切割后不一定形成黏性末端。(),(5)不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端。()(6)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同。()(7)DNA连接酶无识别的特异性，DNA连接酶对于黏性末端或平末端都能催化其“缝合”，重新形成DNA分子。()(8)下列所示的黏性末端是由3种限制性核酸内切酶作用产生的。(),三、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,1.载体的作用(1)用它作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中去。(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。,2.作为载体的必备条件(1)有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。(2)具备自我复制能力，且能在受体细胞中复制并稳定保存。(3)带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(4)必须是安全的，不会对受体细胞有害。,3.载体的种类(1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA分子，有的细菌只有一个，有的细菌有多个。(2)噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。,思维激活,1.基因工程的载体和主动运输的载体有哪些区别？答案(1)主动运输中载体的化学本质是蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等物质进出细胞。(2)基因工程中的载体的化学本质是DNA，其作用是携带目的基因进入受体细胞。,2.霍乱弧菌中也含有质粒，能否用来作为载体？答案不能。因为，我们选择的载体应该对受体细胞无害。,应用示例,3.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是(),A.是c；是b；是aB.是a和b；是a；是bC.是a和b；是b；是aD.是c；是a；是b,问题导析(1)细菌能在含和的培养基上生长，说明基因没有被破坏，所以插入点是。(2)对细菌来说，能在含的培养基上生长，而不能在含的培养基上生长，说明其基因正常而基因被破坏，插入点为。,氨苄青霉素,四环素,抗氨苄青霉素基因和抗四环素,c,氨苄青霉素,四环素,抗四环素,抗氨苄青霉素,b,(3)细菌不能在含的培养基上生长，说明其基因被插入而破坏，故插入点为。答案A,氨苄青霉素,抗氨苄青霉素,a,一题多变判断正误：(1)为供外源DNA插入质粒，质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点。()(2)质粒上的特殊标记基因可以供外源DNA片段插入质粒。()(3)被用做载体的一般都是天然质粒。()(4)细菌核区的DNA也常被用做载体。(),课堂小结,限制性核酸内切酶,原核,双链DNA分子中特定的核苷酸,序列,磷酸二酯键,黏性末端,DNA连接酶,磷酸二酯键,载体,质粒,噬菌体的衍生物,动植物病毒,能在受体细胞中复制并稳定保存,一个,供外源DNA片段插入,具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择,对点练习,1,2,3,4,1.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行,解析基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。答案D,1,2,3,4,2.下列关于限制酶和DNA连接酶的说法中，正确的是()A.其化学本质都是蛋白质B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D.限制酶切割后一定能产生黏性末端解析限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质。,A,1,2,3,4,3.结合图，判断下列有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是(),1,2,3,4,A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.切断b处的为限制性核酸内切酶,解析切断a处磷酸二酯键的酶是限制性核酸内切酶，连接a处磷酸二酯键的酶为DNA连接酶；切断b处氢键的酶为解旋酶，b处氢键的形成不需要酶。答案D,1,2,3,4,1,2,3,4,4.如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：,(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。,1,2,3,4,(2)若质粒DNA分子的切割末端为ATGCGC，则与之连接的目的基因切割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。,1,2,3,4,(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_，其作用是_。(4)下