【生物】重組DNA技術(shù)的基本工具課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

3.1重組DNA技術(shù)的基本工具目錄/CONTENTS限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”01DNA連接酶——“分子縫合針”02基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”03探究實(shí)踐：DNA的粗提取與鑒定0401課堂導(dǎo)入我國(guó)是棉花的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。棉花在種植過程中，常常會(huì)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(zhuǎn)基因抗蟲棉將蘇云金桿菌中的Bt抗蟲蛋白基因

轉(zhuǎn)入普通棉花棉花細(xì)胞

普通棉花

(無(wú)抗蟲特征)(含抗蟲基因)

棉花植株(有抗蟲特征)基因工程抗蟲基因提取課堂導(dǎo)入0101基因工程指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，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(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)?！練w納定義】工程別名：操作對(duì)象：操作水平：

工程實(shí)質(zhì)：重組DNA技術(shù)基因DNA分子水平基因重組限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”Part0101限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”1.來(lái)源：主要是原核生物簡(jiǎn)稱限制酶2.種類：

數(shù)千種注意：限制酶不是一種酶，而是一類酶。3.功能：

能夠識(shí)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。為什么限制酶不切割原核生物本身的DNA分子？特點(diǎn)：專一性“兩個(gè)特定”原核細(xì)胞DNA中不存在限制酶的識(shí)別序列或能被識(shí)別的序列被修飾了。限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、起防御作用。01

黏性末端

黏性末端

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。EcoRI限制酶只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開*形成的黏性末端（從5’往3’讀）為_____*一個(gè)限制酶切割一次形成___個(gè)黏性末端*同一種限制酶切割形成的黏性末端____*兩個(gè)黏性末端有___個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。AATT兩相同2實(shí)例SmaI只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開中軸線在G與C之間切割01實(shí)例實(shí)例平末端平末端當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口是平整的，這樣的切口叫平末端。01用同種限制酶切割(EcoRⅠ)TGAATTCGACTTAAGCAGAATTCTTCTTAAGA缺口怎么辦DNA連接酶——“分子縫合針”Part0202DNA連接酶——“分子縫合針”1.作用：

2.種類：

（1）E.coliDNA連接酶來(lái)源于大腸桿菌，只連接黏性末端AGTCATTCGATATCGATC兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來(lái)。將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的

。磷酸二酯鍵02DNA連接酶——“分子縫合針”2.種類：

（2）T4DNA連接酶來(lái)源于T4噬菌體，既能連接黏性末端，又能連接平末端（但連接平末端的效率相對(duì)較低）。*基因工程中通常形成黏性末端02幾種相關(guān)酶的比較名稱作用部位作用結(jié)果限制酶

DNA連接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶磷酸二酯鍵堿基對(duì)之間的氫鍵將DNA切成兩個(gè)片段磷酸二酯鍵將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈DNA聚合酶的作用AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶02基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”Part03基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”質(zhì)粒將外源基因送入受體細(xì)胞,

在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制.

1.作用：動(dòng)植物病毒噬菌體2.種類：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。03基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖3.載體需具備的條件（2）能夠在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá)（3）有某些標(biāo)記基因（4）對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害.或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制供外源DNA片段中的基因插入其中便于鑒定和篩選（1）有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)03探究實(shí)踐：DNA的粗提取與鑒定Part04探究實(shí)踐：DNA的粗提取與鑒定1.提取DNA的原理利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。如：(1)DNA在酒精溶液中的溶解性：DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精。(2)DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。2.鑒定DNA的原理在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。實(shí)驗(yàn)原理04探究實(shí)踐：DNA的粗提取與鑒定DNA含量相對(duì)較高的生物組織，如新鮮洋蔥、香蕉、菠菜、菜花和豬肝等。（注意：不能選擇哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和線粒體，幾乎不含DNA。）材料用具1.選材：2.試劑：①研磨液②體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精③2mol/L的NaCl溶液④二苯胺試劑⑤蒸餾水——溶解并提取DNA——析出DNA——溶解DNA——鑒定DNA，要現(xiàn)配現(xiàn)用二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，用棕色瓶保存。04探究實(shí)踐：DNA的粗提取與鑒定稱取

，切碎，放入研缽，倒入

，充分研磨。在漏斗中墊上紗布過濾研磨液，4℃冰箱中靜置后取

；或?qū)⒀心ヒ旱谷胨芰想x心管中離心，取

。在上清液中加入體積相等的、

溶液,靜置2~3min，溶液中出現(xiàn)的

就是粗提取的DNA。2.去除雜質(zhì)——3.DNA的析出——1.破碎細(xì)胞——洋蔥研磨液上清液上清液預(yù)冷的酒精白色絲狀物方法步驟思考：如何評(píng)價(jià)結(jié)果？——看提取物顏色——看與二苯胺反應(yīng)顏色的深淺DNA純度

DNA的量用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌，卷起絲狀物；或?qū)⑷芤旱谷胨芰想x心管中離心，取沉淀物晾干。04習(xí)題練習(xí)1.下列對(duì)DNA連接酶的功能描述正確的是()A.將堿基、脫氧核糖、磷酸連接起來(lái)B.在基因工程中只作用于兩個(gè)黏性末端C.與DNA聚合酶作用的部位相同，作用對(duì)象不同D.用于DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈間形成氫鍵答案：C解析：

DNA連接酶的作用是在相鄰兩個(gè)核苷酸的磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，A、D錯(cuò)誤；DNA連接酶在基因工程中作用于兩個(gè)黏性末端或兩個(gè)平末端，B錯(cuò)誤；DNA連接酶與DNA聚合酶作用的部位相同，均在磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，作用對(duì)象不同，DNA連接酶作用于DNA片段，DNA聚合酶作用于單個(gè)游離的脫氧核苷酸，C正確。05習(xí)題練習(xí)2.下列有關(guān)限制性內(nèi)切核酸酶的敘述，正確的是()A.用限制性內(nèi)切核酸酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有2個(gè)B.限制性內(nèi)切核酸酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大C.—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性內(nèi)切核酸酶切出的黏性末端可用DNA連接酶連接D.只有用相同的限制性內(nèi)切核酸酶處理含目的基因的片段和質(zhì)粒，才能形成重組質(zhì)粒答案：B解析：

用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)目的基因時(shí)，需要切割目的基因的兩側(cè)，又因DNA為雙鏈結(jié)構(gòu)，因此要斷裂4個(gè)磷酸二酯鍵，即被水解的磷酸二酯鍵有4個(gè)，A錯(cuò)誤；限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大，B正確；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性核酸內(nèi)切酶切出的黏性末端不同，分別為—CATG和—CTAG，因此不能用DNA連接酶連接，C錯(cuò)誤；用不同的限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒，若產(chǎn)生的黏性末端相同，則也能形成重組質(zhì)粒，D錯(cuò)誤。05習(xí)題練習(xí)3.將外源基因送入細(xì)胞通常是利用質(zhì)粒作為載體。下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是()A.質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)狀雙鏈DNA分子B.質(zhì)粒從細(xì)胞中提取出來(lái)后可以直接使用，無(wú)須人工改造C.質(zhì)粒是具有自我復(fù)制能力的DNA分子，只存在于原核生物中D.質(zhì)粒一般分子量大，便于攜帶特殊基因片段答案：A解析：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)狀雙鏈DNA分子，獨(dú)立于原核細(xì)胞擬核DNA和真核細(xì)胞細(xì)胞核DNA之外，A正確，C錯(cuò)誤；在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的，B錯(cuò)誤；質(zhì)粒一般分子量小，便于攜帶DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞，D錯(cuò)誤。05課堂小結(jié)06限制