重组DNA技术的基本工具第1课时课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

我国是棉花的生产和消费大国。在棉花种植过程中常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最常见。大量施用农药×抗虫基因转基因基因工程

能不能将“杀虫基因”导入到棉花细胞，使棉花自身产生抗虫蛋白来抵抗棉铃虫呢？基因工程

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操作环境：②操作水平：③原理：④结果：⑤意义（优点）：DNA分子水平基因重组赋予生物新的遗传特性，创造出人类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。体外环境基因工程的理论基础【问题探究1】为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？（1）DNA的基本组成单位都是

。（2）DNA分子都遵循

配对原则。（3）双链DNA分子的空间结构都是

。【问题探究2】为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？（1）

是控制生物性状的独立遗传单位。（2）遗传信息的传递和表达都遵循

。（3）生物界共用一套

。四种脱氧核苷酸规则的双螺旋结构基因中心法则遗传密码碱基互补相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。从社会中来

番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。

科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。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，更需要专门的“分子工具”。科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？转基因番木瓜（左）与非转基因番木瓜（右）从社会中来转基因番木瓜培育抗番木瓜环斑病毒的木瓜抗番木瓜环斑病毒基因提取抗番木瓜环斑病毒基因与载体DNA连接抗番木瓜环斑病毒基因导入受体细胞准确切割DNA分子将DNA片段连接起来将体外重组好的DNA分子导入受体细胞“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”剪接运分子工具第1节重组DNA技术的基本工具第一课时本节聚焦1、重组DNA技术所需的三种基本工具是什么?它们的作用分别是什么?2、基因工程载体需要具备什么条件?一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”阅读教材P70-71，思考并回答下列问题：

1.限制酶的来源？种类？特点？识别序列长度？切割结果？2.你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？3.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？：主要从原核生物中分离纯化能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，（识别序列）并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。（切割位点）1.来源GATTCGAATTC3'3'5'5'磷酸二酯键2.种类1'2'3'4'5'1'2'3'4'5'A专一性的体现一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”：数千种3.作用特点一般为4~8个或其他数量的核苷酸，最常见的为6个核苷酸。【问题】

你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全。【思考】为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”P74拓展应用第1题EcoRⅠ5’…G-A-A-T-T-C…3’3’…C-T-T-A-A-G…5’SmaⅠ5’…C-C-C-G-G-G…3’3’…G-G-G-C-C-C…5’BamHⅠ5’…G-G-A-T-C-C…3’3’…C-C-T-A-G-G…5’TaqⅠ5’……T-C-G-A……3’3’……A-G-C-T……5’在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。特点1：都可以找到一条中心轴线；特点2：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。思考：四种限制酶识别的特定序列有何特点？总结：能被限制酶所识别的序列一般都有回文序列4.识别序列一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”【练习1】下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（）A．GAATTC

CTTAAG

B．GGGGCCCC

CCCCGGGG

C．CTGCAG

GACGTC

D．CTAAATC

GATTTAG

D即时练习1形成黏性末端或平末端(1)产生黏性末端EcoRI识别序列为GAATTC切割部位为GA之间当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。GCAATTTATACG5'3'3'5'GCTTAAAATTCG黏性末端错位切5.识别结果一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”形成黏性末端或平末端(2)产生平末端SmaI识别序列为CCCGGG切割部位为CG之间平末端当限制酶在它识别序列的中轴线处将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是平末端。CGCCGGGCGCGC5'3'3'5'CGCCGGGCGCGC平切5.识别结果一、限制性内切核酸酶（限制酶）---“分子手术刀”EcoRⅠ属名Escherichia首字母种加词coli头两个字母R型菌株从中分离的第一个限制酶例如：流感嗜血杆菌(Haemophilusinfluenzae)d株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:HindIHindIIHindIII限制酶名字的由来EcoRⅠ：大肠杆菌（Escherichia

coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶；SmaⅠ：粘质沙雷氏菌（Serratia

marcescens）中分离出的第一个限制酶。P72资料卡同尾酶

写出下列限制酶切割形成的DNA片段末端，并思考，同种限制酶切割的黏性末端一定相同吗？不同种限制酶切出的黏性末端一定不同吗？同尾酶：识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同的黏性末端的限制酶。思考1①不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同。【解析：酶具有专一性，识别的序列相同】②不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端。（比如SpeⅠ、XbaⅡ）P75拓展应用第2题【练习2】下侧黏性末端是由______种限制酶作用产生的。3即时练习不能，限制酶只能识别并切开双链DNA分子。（2）限制酶切一次可断开

个磷酸二酯键，产生

个游离的磷酸基团，产生

个黏性末端，消耗

分子水。（3）要想获得某个特定性状的目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？222（1）限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键？【练习3】请结合限制酶的作用特点，回答以下问题：要切2个切口，产生4个黏性(平)末端即时练习2【思考】把两种来源不同的DNA分子进行拼接，应该怎样处理呢？用同种限制酶切割(EcoRⅠ)TGAATTCGACTTAAGCAGAATTCTTCTTAAGA缺口怎么办完全互补的黏性末端能通过氢键暂时连接在一起，但并不稳定。DNA连接酶—“分子缝合针”恢复被限制酶切开的磷酸二酯键二、DNA连接酶——“分子缝合针”二、DNA连接酶——“分子缝合针”1.概念：将两个双链DNA片段“连接”起来的酶2.作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。5′3′TACGTACTGAAT5′3′5′3′CGCGCG5′3′CGCGCG切口切口切口CT5′3′5′3′TAGCAGATTA5′3′5′3′CGCGCGCGCGCG注意：1、DNA连接酶可连接双链DNA中的两条单链缺口，但不能连接单链DNA!2、DNA连接酶作用没有特异性。种类来源大肠杆菌T4噬菌体作用注意二、DNA连接酶——“分子缝合针”E.coli

DNA连接酶T4DNA连接酶都能将双链DNA片段“缝合“起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。两种连接酶都可连接互补黏性末端与平末端，但E.coliDNA连接酶连接平末端效率远低于T4DNA连接酶二、DNA连接酶——“分子缝合针”旁栏思考（P72）：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？DNA聚合酶AATT

GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶只能将单个核苷酸连接到已有的核苷酸链上，形成磷酸二酯键。相同点：不同点：都是催化磷酸二酯键形成的酶。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。与DNA相关的五种酶的比较酶1酶2酶4酶3酶5酶1:限制酶酶2:DNA连接酶酶3:解旋酶酶4:DNA聚合酶酶5:DNA水解酶（DNA酶）即时练习5.几种相关酶的比较名称作用部位作用结果限制酶

DNA连接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶磷酸二酯键碱基对之间的氢键将DNA切成两个片段磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子磷酸二酯键