3.1+重组DNA技术的基本工具+课件+2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

单元主题：基因工程课程名称：重组DNA技术的基本工具版本：人教版（2019）

情境视频抗虫棉抗虫棉的培育流程是什么？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。基因重组原理从技术操作层面看，由于基因工程是在

水平上进行设计和施工的，因此又叫作

。DNA分子重组DNA技术抗虫棉的培育流程是什么？学习目标010203通过小组合作，模拟目的基因和质粒拼接的过程，理解基因工程中三种工具之间的联系。通过模拟操作，概述DNA连接酶的作用部位及种类。通过分析资料和模拟操作，阐明限制酶和DNA连接酶的作用特点。第1节

重组DNA技术的基本工具【资料1】限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今分离的限制酶有数千种，许多已经被商业化生产。EcoR

I

是在大肠杆菌中发现的第一种限制酶，它从5'→3'方向识别GAATTC序列（5'-GAATTC-3')并水解该序列内5'→3'方向的G和A之间的磷酸二酯键。任务一：探究剪切抗虫基因的工具1.请在右图中圈出EcoR

I

的识别序列，并用箭头标出

EcoR

I

的切割位点。3'3'5'5'任务一：探究剪切抗虫基因的工具请在手中的DNA序列①中找到

EcoR

I的识别序列，在DNA序列②中，找到

Sma

I的识别序列（白色卡纸材料）。小组合作，用剪刀代表限制酶EcoR

I

和Sma

I，模拟限制酶切割DNA的过程，观察切割结果并思考以下问题。【探究活动1】任务一：探究剪切抗虫基因的工具[思考]1.不同的限制酶识别的序列有什么特点？限制酶的作用位点是什么？是否断裂氢键？2.两种限制酶切割DNA片段产生的末端有什么不同？每种限制酶切割产生的两个末端有什么特点？3.依据材料可知，限制酶主要来自细菌等原核生物，那么限制酶不切割细菌本身的DNA分子的可能原因有哪些?【探究活动2】

1.绿色卡纸代表含Bt抗虫基因的部分DNA序列，剪刀代表限制酶EcoR

I。

2.以同桌为单位，制定Bt抗虫基因的切割方案，切割获得Bt抗虫基因。任务一：探究剪切抗虫基因的工具3.展示，用准确简洁的语言对切割过程进行描述。【EcoR

I识别序列：5'-GAATTC-3'，在识别序列内5'→3'方向的G和A之间切割】任务一：探究剪切抗虫基因的工具要想获得Bt抗虫基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？需要几个水分子？要切2个切口，产生4个黏性末端，需要4个水分子思考【跟踪训练1】已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ识别序列和切点是—↓GATC—。（1）则能被限制酶I切割的DNA，______（能/不能）被限制酶II切割；（2）能被限制酶II切割的DNA，____________（能/不能/不一定能）被限制酶I切割。（3）被限制酶I和限制酶II切割的黏性末端__________（能/不能/不一定能）连接起来，若能连接，连接后的DNA片段能否再被限制酶Ⅰ切割？若不能连接，原因是什么？【资料2】

科学家们研究发现外源基因难以进入细胞，进入后也不容易复制且容易被降解。

美国科学家斯坦利.诺曼.科恩在研究中发现大肠杆菌耐药性基因位于质粒上。质粒可以在细菌之间转移，从而使其他本不耐药的细菌获得耐药性。质粒上存在复制原点，可以在不同细胞内稳定存在并大量复制，并且质粒在不同细胞中均可表达其上所携带的基因。

质粒是一种裸露的、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分子。大肠杆菌质粒结合资料和教材P72，回答学案问题：任务二：探究运载抗虫基因的工具任务二：探究运载抗虫基因的工具[思考]1.质粒是环状DNA，它的核苷酸序列需要满足什么条件才便于切好的Bt抗虫基因插入其中？2.要使Bt抗虫基因在棉花受体细胞中稳定存在，载体需要具备什么条件?3.我们用肉眼看不到载体是否进入棉花受体细胞，为了便于筛选重组DNA分子，载体需要具备什么条件?具有一个或多个限制酶切割位点，方便外源基因的插入能在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选（如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等）【跟踪训练2】下列有关基因工程中载体的说法，正确的是（

）A．基因工程中使用的载体只有质粒B．质粒是细胞质中能够自我复制的环状DNA分子C．噬菌体可以作为动物基因工程的载体D．天然质粒均可以直接作为载体将目的基因送入受体细胞阅读教材P72的内容，思考DNA连接酶的作用，并完成下表。任务三：探索连接DNA的工具DNA连接酶连接黏性末端的速率与平末端相比，哪个更快？

思考任务三：探索连接DNA的工具由于黏性末端的碱基是互补的，在连接时，黏性末端可以通过碱基互补配对形成氢键，加快DNA连接酶的连接速度，而平末端则不能任务三：探索连接DNA的工具【思考】DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?DNA聚合酶DNA连接酶不同点作用对象是否需要模板相同点1.都催化磷酸二酯键的形成酶2.本质都是蛋白质只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3‘末端的羟基上，形成磷酸二酯键催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键否是【归纳总结】【探究活动2】

1.黄色卡纸代表质粒，剪刀代表限制酶，胶带代表DNA连接酶。2.以小组为单位，运用剪刀和胶带构建载体质粒和Bt基因