3.1重组DNA技术的基本工具课件高二下学期生物人教版选择性必修3

（1930.9.7-2021.5.22）一位让中国人“把饭碗端在自己手里”的人一粒稻米就是一颗“救命药”武汉大学教授杨代常和他的“造血水稻”一位让中国人“把生命线握在自己手里”的人人体细胞

血清白蛋白血清白蛋白基因普通水稻

血清白蛋白切割

拼接？

重组DNA造血水稻的培育思路：武汉大学教授杨代常和他的“造血水稻”思考：血清白蛋白本由人的肝细胞合成，为何水稻也能“生产”人的血清白蛋白？一位让中国人“把生命线握在自己手里”的人

DNA双螺旋的直径只有2nm,对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，需要专门的“分子工具”。第三章

基因工程第一节重组DNA技术的基本工具授课教师：张慧

任务一：寻找“基因剪刀”资料一：人类基因组包含约2万-2.5万个基因，总长度达30亿对碱基。杨代常团队是如何把人血清白蛋白基因从庞大的DNA分子上切割下来的呢？这种“基因剪刀”是什么？其需要具备哪些特性？

自主学习1阅读P71的一、二段，填写导学案上的相关内容限制酶来源限制酶种类作用特点作用结果问题1

任务一：寻找“基因剪刀”

来源

种类

作用特点

作用结果主要从原核生物中分离纯化而来数千种——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）阅读课本P71的相关内容，填写导学案上的相关内容①能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并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。②大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。

任务一：寻找“基因剪刀”——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）限制酶作用部位

任务一：寻找“基因剪刀”——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）

EcoRI5'5'3'3'黏性末端中轴线5'5'3'3'SmaI平末端

任务一：寻找“基因剪刀”——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）阅读课本P71的相关内容，填写导学案上的相关内容

来源

种类

作用

特性

作用

结果主要从原核生物中分离纯化而来数千种产生黏性末端或平末端①能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并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。②大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。

任务一：寻找“基因剪刀”——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）模拟活动一:切割目的基因【材料】：剪刀（代表限制酶）、写有碱基序列的纸带（代表DNA片段）请根据所给的材料，选择合适的限制酶将血清白蛋白基因（目的基因）从DNA片段上剪切下来。

任务一：寻找“基因剪刀”——限制性内切核酸酶（简称：限制酶）思考：同种限制酶切割产生的黏性末端相同，不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？结论：不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端。

（1）请写出限制酶SpeⅠ、XbaⅠ切割形成的黏性末端。SpeⅠ：

XbaⅠ：

任务二：选择“基因运输车”——载体问题2杨代常团队获得了足量的血清白蛋白基因后，能否直接将其导入水稻细胞？不能，游离的DNA进入受体细胞后，一般会被分解，因此，获取目的基因后还需要借助载体将其导入水稻细胞。结论2任务二：选择“基因运输车”——载体质粒

、将外源基因送入受体细胞,

在受体细胞内对目的基因进行大量复制。

1.作用：2.种类：是一种裸露的、结构简单、独立于真

核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA。

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。动植物病毒

、噬菌体任务二：选择“基因运输车”——载体3.载体需具备的条件：（3）具有特殊的标记基因（4）对受体细胞无害、易分离能使目的基因稳定存在且数量可扩增供外源DNA片段（基因）插入其中如氨苄青霉素抗性基因，便于重组DNA分子的筛选避免受体细胞受到损伤（2）稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上（1）有一个至多个限制酶切割位点模拟活动二：切割质粒【材料】：剪刀（代表限制酶）、写有碱基序列的纸圈（代表质粒）请选择合适的限制酶将下面质粒进行“切割”任务三：连接“基因片段”——DNA连接酶BamHI任务三：连接“基因片段”1.作用：将双链DNA片段“缝合”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.种类：类型来源E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶功能大肠杆菌T4噬菌体恢复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)相同点不同点阅读课本P72第一段的内容，归纳并填写下表E·coliDNA连接酶、T4

DNA连接酶——DNA连接酶

自主学习2任务三：连接“基因片段”——DNA连接酶旁栏思考(P72):

DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?不同点：

DNA

聚合酶连接的是游离的脱氧核苷酸，需要模板；

DNA

连接酶连接的是DNA

片

段

，不需要模板。练习：根据所学知识，完成以下填空：①限制酶

②解旋酶

③DNA连接酶

④DNA聚合酶

⑤RNA聚合酶磷酸二酯键A.切断a处的酶为：

B.连接a处的酶为：

‘

C.切断b处的酶为：

；②①③④相

同

点

：都是催化磷酸二酯键形成的酶。氢键模拟活动

三：构建重组DNA分子【材料】：透明胶带（代表DNA链接酶）请根据所给材料将“切割”后的质粒与“活动一”切下的血清白蛋白基因（目的基因）片段进行连接，构建重组DNA分子。任务三：连接“基因片段”——DNA连接酶任务三：选择“基因运输车”——载体使用同一种DNA限制酶对目的基因和载体进行切割，共有几种连接情况？如何避免呢？思考可以避免自身环化和反向拼接任务三：选择“基因运输车”——载体双酶切：

EcoRI

BamHI提取遗传物质DNA人血清白蛋白基因使其在水稻细胞中稳定存在并表达切割拼接基因表达载体的构建

导入“造血”水稻的核心技术DNA连接酶限制酶

载体

基因工程

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,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，因此又叫作DNA重组技术。原理：

操作对象：

操作水平：结果：意义：基

因DNA分子水平基因重组赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍

基因工程的理论基础（1）人体和水稻的遗传物质都是

；（2）不同生物的DNA分子能够拼接在一起，原因是：

；（3）同一种基因在不同生物体内表达出来的蛋白质相同，因为

；（4）遗传信息的传递都遵循

。

杨代常教授将人体