【生物】重組DNA技術的基本工具課件-2023-2024學年高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

3.1重組DNA技術的基本工具1.基因是什么？2.基因的功能是什么？基因通過控制蛋白質的合成，直接或間接控制生物的性狀。轉錄DNAmRNA蛋白質翻譯——體現(xiàn)相關的生物性狀知識回顧——基因基因是有遺傳效應的DNA片段?；蚴强刂粕镄誀畹幕締挝虎貲NA中文全稱:

②組成元素:

③基本單位:

脫氧核糖核酸CHONP脫氧核糖核苷酸=磷酸

+

脫氧核糖

+

含氮堿基脫氧核糖含氮堿基磷酸1′4′3′2′5′ATCG脫氧核苷酸(4種)知識回顧——DNA胞嘧啶脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸

胸腺嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核糖A磷酸脫氧核糖G磷酸脫氧核糖T磷酸T磷酸脫氧核糖C磷酸脫氧核糖A磷酸脫氧核糖磷酸二酯鍵脫氧核苷酸如何連接成脫氧核苷酸鏈的呢？知識回顧——DNA氫鍵雙螺旋結構知識回顧——DNADNA的結構特點：5’3’3’5’知識回顧——DNA②

和

交替連接，排列在外側，構成

；

排列在內(nèi)側。③兩條鏈上的堿基通過

連接成堿基對，且遵循

。①DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按

方式盤旋成雙螺旋結構。反向平行脫氧核糖磷酸堿基基本骨架氫鍵堿基互補配對原則……ATGCCGTGGAATTCC…………TACGGCACCTTAAGG……①②①磷酸二酯鍵②氫鍵簡圖：知識回顧——DNA基因工程的誕生和發(fā)展①1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌轉化實驗證明了遺傳物質是________，還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間轉移。②1953年，沃森和克里克建立了___________________模型并提出了遺傳物質自我復制的假說。③20世紀70年代初，多種限制酶、____________酶和逆轉錄酶被相繼發(fā)現(xiàn)，為DNA的切割、連接創(chuàng)造了條件。④1973年，科學家證明________可以作為基因工程的載體，構建___________，使外源基因在原核細胞中成功表達，并實現(xiàn)物種間的基因交流。⑤1985年，穆里斯等人發(fā)明______，為獲取目的基因提供了有效手段。DNADNA雙螺旋結構DNA連接質粒重組DNAPCR基因工程

是指按照人們的愿望，通過轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，從技術操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫作重組DNA技術。操作結果操作水平原理：優(yōu)點：基因重組定向改造生物體的性狀別名我國是棉花的生產(chǎn)和消費大國。棉花在種植過程中，常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最為常見。普通棉花如何能培育出自身就能抵抗蟲害的棉花新品種呢？轉基因抗蟲棉已知：蘇云金芽孢桿菌含有一種抗蟲基因。普通棉花(無抗蟲特性)抗蟲基因剪下來的抗蟲基因能否直接把它導入到棉花體內(nèi)？不能。大多數(shù)生物會排斥外來的基因，若直接導入會被降解。普通棉花(無抗蟲特性)“分子縫合針”“分子運輸車”抗蟲基因與載體DNA拼接，再導入“分子縫合針”“分子運輸車”抗蟲基因與載體DNA拼接，再導入抗蟲棉“分子手術刀”準確切割DNA分子“分子縫合針”“分子運輸車”將DNA片段連接起來將體外重組好的DNA分子導入受體細胞重組DNA技術所需的三種基本工具：資料:如圖為不同的限制酶識別序列和切割位點。新知探究一基因工程的工具酶請回答下列問題。(1)限制酶的全稱是什么?其作用是什么?提示:限制性內(nèi)切核酸酶。能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。(2)限制酶存在于原核生物中的作用是什么?它會不會切割自己的DNA分子?提示:原核生物容易受到外源DNA的入侵,原核生物中的限制酶能夠切割入侵的外源DNA而保護自身。不會,因為原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)若某鏈狀DNA分子中含有兩個HindⅢ的識別序列,該DNA分子將被切成幾個片段,斷裂幾個磷酸二酯鍵?提示:3;4。(4)畫出SpeⅠ、EcoRⅤ切割后產(chǎn)生的末端圖。-A

CTAGT--TGATC

A-

SpeⅠ-GAT

ATC--CTA

TAG-

EcoRⅤ(5)哪兩個限制酶切割形成的黏性末端互補?可以用哪種DNA連接酶連接?畫出連接后的DNA分子片段。(6)為什么不同生物的DNA分子能拼接起來?提示:①DNA分子的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸;②雙鏈DNA分子的空間結構都是規(guī)則的雙螺旋結構;③DNA分子都遵循堿基互補配對原則。1.如圖表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相關的酶作用位點。下列敘述錯誤的是(

)A.甲、乙、丙都屬于黏性末端B.甲、乙片段可形成重組DNA分子,但甲、丙不能C.DNA連接酶的作用位點在乙圖中b處D.切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子√2.下列有關DNA連接酶的敘述,正確的是(

)A.T4DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來B.E.coliDNA連接酶能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接C.DNA連接酶能恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵D.DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵,使雙鏈延伸√資料:基因工程所使用的轉移目的基因的載體上的標記基因一般是某種抗生素的抗性基因,而受體細胞沒有抵抗該抗生素的能力。將含有某抗生素抗性基因的載體導入受體細胞,抗性基因在受體細胞內(nèi)表達,受體細胞對該抗生素產(chǎn)生抗性。在含有該抗生素的培養(yǎng)基上,能夠生存的是被導入了載體的受體細胞。新知探究二基因工程的載體(1)將目的基因直接導入受體細胞可行嗎?為什么?提示:不可行;因為目的基因直接導入受體細胞后無法穩(wěn)定存在和進行自我復制以及表達。(2)如何利用工具酶將目的基因插入質粒中?提示:首先用可以形成相同黏性末端的限制酶處理質粒載體和含目的基因的DNA分子,然后用DNA連接酶將質粒和目的基因之間互補黏性末端連接起來。(3)細胞膜上的載體與基因工程中的載體有什么不同?提示:①化學本質不同:細胞膜上的載體化學本質是蛋白質;基因工程中的載體可能是核酸,如質粒,也可能是生物,如噬菌體、動植物病毒等。②功能不同:細胞膜上的載體功能是控制物質進出細胞;基因工程中的載體是一種“分子運輸車”,把目的基因導入受體細胞。(4)目的基因插入的位置不同,轉基因細菌在培養(yǎng)基上生長情況也不同,下圖所示是目的基因插入位置(插入點有A、B、C),寫出下列情況下轉基因細菌的生長情況。插入點接種到含氨芐青霉素培養(yǎng)基的生長狀況接種到含四環(huán)素培養(yǎng)基的生長狀況ABC不生長生長生長生長生長不生長(5)選用如圖所示載體將目的基因導入細菌中并將含有目的基因的細菌篩選出來。在培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)基中添加抗生素B,則應該選擇的限制酶為

;在培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)基中添加抗生素A,則應該選擇的限制酶為

。

①或②①3.質粒是基因工程中最常用的目的基因運載工具。下列有關敘述正確的是(

)A.質粒是只存在于原核細胞中能自我復制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子B.在基因工程操作中,天然質?？芍苯佑米鬏d體C.攜帶目的基因的重組質粒只有整合到宿主細胞的染色體DNA上才會隨后者的復制而復制D.質粒上的抗性基因常作為標記基因供重組DNA分子的篩選√4.下面是四種不同質粒的示意圖,其中ori為復制必需的序列,AmpR為氨芐青霉素抗性基因,Tetr為四環(huán)素抗性基因,箭頭表示同一種限制酶的酶切位點。下列有關敘述正確的是(

)A.基因AmpR和Tetr是一對等位基因,常作為基因工程中的標記基因B.質粒指細菌細胞中能自我復制的小型環(huán)狀的DNA和動植物病毒的DNAC.限制酶的作用部位是DNA分子中特定的兩個核苷酸之間的氫鍵D.用質粒4將目的基因導入大腸桿菌,該菌不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長√活動:甲、乙兩圖為“DNA的粗提取與鑒定”實驗中涉及的兩個操作圖。新知探究三DNA的粗提取與鑒定(1)兔血和雞血提取DNA效果更好的是哪一種?為什么?提示:雞血;雞血細胞的核DNA含量豐富,材料易得,而兔為哺乳動物,其成熟的紅細胞無細胞核和線粒體,幾乎不含DNA。(2)選取洋蔥作為實驗材料時要充分地研磨,如果研磨不充分,會對實驗結果產(chǎn)生怎樣的影響?提示:研磨不充分會使細胞核內(nèi)的DNA釋放不完全,提取的DNA量變少,導致白色絲狀物較少,用二苯胺鑒定時藍色不明顯。(3)圖甲實驗過程中應如何使用玻璃棒攪拌?為什么?提示:攪拌時玻璃棒不能直插燒杯底部,攪拌要輕緩,并向一個方向攪拌以便獲得較完整的DNA分子。(4)析出DNA需要使用冷酒精的原因是什么?提示:①可抑制核酸水解酶的活性,進而抑制DNA降解;②抑制分子運動,使DNA易形成沉淀析出;③低溫有利于增加DNA分子的柔韌性,減少其斷裂。(5)圖乙中鑒定DNA的試劑是什么?使用時要注意什么?提示:二苯胺試劑。使用時要現(xiàn)配現(xiàn)用,且鑒定DNA需要沸水中加熱。5.(2023·廣東卷)“DNA粗提取與鑒定”實驗的基本過程是:裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是(

)A.裂解:使細胞破裂釋放出DNA等物質B.分離:可去除混合物中的多糖、蛋白質等C.沉淀:可反復多次以提高DNA的純度D.鑒定:加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍色√6.DNA、RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性質方面存在差異,可以利用這些差異,選擇適當?shù)奈锢砘蚧瘜W方法對它們進行提取。在利用洋蔥進行“DNA的粗提取與鑒定”實驗中,下列有關敘述正確的是(

)A.DNA在NaCl溶液中的溶解度隨著溶液濃度的升高而升高B.常溫下洋蔥勻漿中有些酶類會影響DNA的提取C.DNA溶于95%的冷酒精,所以可用95%的冷酒精進一步提純D.用同樣方法從等體積牛血和雞血中提取的DNA量相近√1.下列關于DNA連接酶的敘述,正確的是(

)A.DNA連接酶連接的是兩個DNA片段堿基對之間的氫鍵B.DNA連接酶連接的是DNA單鏈上的磷酸和脫氧核糖C.DNA連接酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端D.E.coliDNA連接酶能將雙鏈DNA片段互補的平末端連接起來√隨堂檢測2.下列關于利用洋蔥進行“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述,正確的是(

)A.將研磨液加入切碎的洋蔥中,充分研磨后過濾,要棄去上清液B.采用體積分數(shù)為95%酒精溶液析出DNA的方法可去除部分雜質C.鑒定粗提取的DNA時,對照組與實驗組的區(qū)別是加不加二苯胺試劑D.將白色絲狀物溶解在NaCl溶液中,加入二苯胺試劑后振蕩,觀察顏色變化√3.(2023·新課標卷)某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具,將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接,以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是(

)A.質粒和目的基因都用酶3切割,用E.coliDNA連接酶連接B.質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4DNA連接酶連接C.質粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4DNA連接酶連接D.質粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coliDNA連接酶連接√4.如圖表示將人乳鐵蛋白基因整合到質粒上的過程,圖中Tetr表示四環(huán)素抗性基因,AmpR表示氨芐青霉素抗性基因,五種限制酶的識別序