3.1重組DNA技術(shù)的基本工具課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修322

第3章基因工程我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)棉鈴蟲普通棉花種植過程中，導(dǎo)致棉花大幅度減產(chǎn)的主要因素？傳統(tǒng)的雜交育種能培育出具有抗蟲性狀的棉花植株嗎？

害蟲（棉鈴蟲等）侵襲

不能基因工程——指按照人們的愿望，通過

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____________和生物制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA_________上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作______________。轉(zhuǎn)基因新的生物類型分子水平重組DNA技術(shù)操作水平和對(duì)象獲得新的生物類型和生物產(chǎn)品（體外）基因工程的定義(p67)判斷：（1）基因工程的操作原理是基因突變。（2）通過基因工程改造成的生物為新物種。（3）基因工程育種與雜交育種相比的優(yōu)點(diǎn)是可以打破生殖隔離。（4）基因工程可以定向改造生物性狀。優(yōu)點(diǎn)結(jié)果：基因重組√操作環(huán)境3.1重組DNA技術(shù)的基本工具DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對(duì)如此微小的分子進(jìn)行操作，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作。科學(xué)家需要專門的“分子工具”：“分子手術(shù)刀”“分子縫合針”“分子運(yùn)輸車”基因工程需要幾種工具？需要幾種工具酶？關(guān)于限制酶：①主要來源于什么生物？②識(shí)別怎樣序列，如何切割？③切割DNA片段后產(chǎn)生怎樣的末端？2.關(guān)于DNA連接酶：①作用？②主要包括哪兩種類型？其作用有什么差別？3.關(guān)于“載體”：①質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是什么？結(jié)構(gòu)如何？為什么能作為載體？②基因工程使用的載體還有哪些？閱讀教材p70-73正文，思考：3種2種（1）主要來源：（2）作用特點(diǎn)：一、限制酶（限制性內(nèi)切核酸酶）原核生物識(shí)別雙鏈DNA的特定核苷酸序列并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的

斷開。磷酸二酯鍵（一類酶，數(shù)千種）磷酸二酯鍵限制酶作用位點(diǎn)：2個(gè)脫氧核苷酸之間專一性1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’若某限制酶切割這個(gè)磷酸二酯鍵，那具體切割部位？（2）作用特點(diǎn)：一、限制酶（限制性內(nèi)切核酸酶）識(shí)別雙鏈DNA的特定核苷酸序列EcoRⅠ

限制酶SmaⅠ限制酶：GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的

斷開。磷酸二酯鍵G和A的含義是？腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸（一類酶，數(shù)千種）識(shí)別序列：切割位點(diǎn)：識(shí)別序列：切割位點(diǎn)：GAATTCG和A之間CCCGGGC和G之間專一性5’3’3’5’5’3’3’5’（3）作用結(jié)果：產(chǎn)生DNA片段末端黏性末端平末端平末端黏性末端如：EcoRⅠ

限制酶：SmaⅠ限制酶：GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCCGCTTAAAATTCG

CCC

GGGGGGCCC中軸線兩側(cè)中軸線處1.要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？

可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。2.如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端3.限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵嗎？不能。限制酶只能識(shí)別并切開雙鏈DNA分子。思考:4.推測(cè)限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？

原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。

限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。

所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。5.為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子？

通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。

思考:練：大本P73學(xué)以致用下圖是3種限制性內(nèi)切核酸酶對(duì)DNA分子的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)圖(箭頭表示切割位點(diǎn)，切出的斷面為黏性末端)。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.不同的限制酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，體現(xiàn)了酶的專一性B.限制酶2和限制酶3的識(shí)別序列均為6個(gè)核苷酸C.限制酶1和限制酶3切割得到的黏性末端相同D.能夠識(shí)別和切割RNA分子內(nèi)一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2DDNA這兩個(gè)DNA片段能否連接起來？★不同的限制酶切割，可產(chǎn)生相同的(黏性)末端。（1）作用：將_______________拼接成新的DNA分子。DNA連接酶DNA連接酶兩個(gè)DNA片段（重組DNA）堿基互補(bǔ)配對(duì)，DNA連接酶：形成____________DNA片段1DNA片段3磷酸二酯鍵二、DNA連接酶

——分子縫合針氫鍵自動(dòng)形成！—GATCC——CTAG

G—二、DNA連接酶（2）種類來源：作用：來源：作用：大腸桿菌T4噬菌體只能連接黏性末端連接黏性末端和平末端（效率較低）E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶二、DNA連接酶

——分子縫合針判：只要兩個(gè)DNA片段都具有黏性末端，就可用DNA連接酶連接。相同練P74課后習(xí)題11.DNA連接酶是重組DNA技術(shù)常用的一種工具酶，以下說法正確的是

(

)A.能連接DNA分子雙鏈堿基對(duì)之間的氫鍵B.能將單個(gè)脫氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵C.能連接用同種限制酶切開的兩條DNA片段，重新形成磷酸二酯鍵D.只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，不能連接雙鏈DNA片段的平末端CDNA聚合酶思考：教材P72旁欄DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？Why？DNA聚合酶的作用示意圖將_________________連接為一個(gè)DNA分子將___________________依次連接到單鏈末端相同點(diǎn)：恢復(fù)磷酸二酯鍵DNA連接酶DNA連接酶DNA連接酶的作用示意圖（不需要模板）（需要模板）兩個(gè)DNA片段單個(gè)脫氧核苷酸思考：

1、推測(cè)限制酶存在于原核細(xì)胞中的主要作用是什么？書P71旁欄2、限制酶會(huì)不會(huì)切割細(xì)菌本身的DNA分子？可能原因？書P74擴(kuò)展不會(huì)。切割外源DNA，保護(hù)自身。因?yàn)橄拗泼钢荒茏R(shí)別特定的核苷酸序列。原核生物中無識(shí)別序列或其識(shí)別序列已被甲基化修飾。即通過甲基化酶把甲基轉(zhuǎn)移到限制酶的識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。利用限制酶將外源基因切割下來后，怎樣才能將其送入（受體）細(xì)胞呢？思考：1、最常用的載體是質(zhì)粒，質(zhì)粒的位置？特點(diǎn)？2、載體要與外源基因連接，需要具備什么條件？3、要使攜帶的外源基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在載體需要具備什么條件？4、我們用肉眼看不到載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞，為了便于篩選重組DNA分子，載體需要具備什么條件？5、常用的載體還有？三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——分子運(yùn)輸車閱讀P72-73質(zhì)粒將外源基因送入受體細(xì)胞。1.作用：動(dòng)植物病毒噬菌體（病毒）2.種類：三、基因進(jìn)入細(xì)胞的載體——分子運(yùn)輸車化學(xué)本質(zhì)：結(jié)構(gòu)：

分布位置：功能：

DNA大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖=與細(xì)胞膜上的載體？簡(jiǎn)單、裸露、環(huán)狀、雙鏈細(xì)胞核或擬核DNA之外自我復(fù)制獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核之外的DNA化學(xué)本質(zhì)和作用都不同3、作為載體需具備的條件（2）有一個(gè)至多個(gè)________________（3）能夠在宿主細(xì)胞中_______，

或整合到____________上，隨受體DNA同步_______（4）常有特殊的___________→供外源基因插入其中真正被用作載體的質(zhì)粒是天然的質(zhì)粒嗎？都是天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上經(jīng)過人工改造的標(biāo)記基因（1）對(duì)受體細(xì)胞_______無害限制酶切割位點(diǎn)受體DNA復(fù)制標(biāo)記基因復(fù)制（抗生素的抗性基因）如何判斷上述重組DNA分子已成功導(dǎo)入了大腸桿菌體內(nèi)？氨芐青霉素抗性基因（標(biāo)記基因）（重組DNA）導(dǎo)入用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)這種大腸桿菌長(zhǎng)出菌落沒長(zhǎng)出菌落說明：含有標(biāo)記基因的重組DNA分子已進(jìn)入受體細(xì)胞氨芐青霉素抗性基因目的基因1號(hào)2號(hào)篩選出含重組DNA分子（的受體細(xì)胞）標(biāo)記基因的作用：練《小本》p30：4科學(xué)家將大麥細(xì)胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,獲得的轉(zhuǎn)基因啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白,并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如下圖所示：(3)圖中C進(jìn)入的啤酒酵母菌分別在含有青霉素、四環(huán)素的兩種選擇培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況是_____________________________________

在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能存活,但在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能存活。四環(huán)素抗性基因被破壞A限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是

和

。下圖表示四種質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段,其中箭頭所指部位為限制酶的切割位點(diǎn),質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。下列適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是(

)練《大本》p75：學(xué)以致用

××P73思考討論——重組DNA分子…TATCGTACGATAGGTACTTAA…ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…GCCGTATG……TCCTAG…AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATGAATTCCATAC…GGTATG…GAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATG5′3′5′3′5′3′5′3′紅色紙（含目的基因）白色紙（質(zhì)粒）剪刀:透明膠條:限制酶DNA連接酶模型建構(gòu)活動(dòng)思考：除了①目的基因與質(zhì)粒連接的情況，還可能有哪些連接情況？②目的基因自身環(huán)化③質(zhì)粒自身環(huán)化④目的基因與質(zhì)粒反向連接進(jìn)一步探究：1.你制作的黏性末端的堿基能不能互補(bǔ)配對(duì)如果不能，可能是什么原因造成的？可能是剪切位點(diǎn)或連接位點(diǎn)選得不對(duì)，也可能是其他原因。2.你插入的DNA片段能稱得上一個(gè)基因嗎？不能。因?yàn)榛虻拈L(zhǎng)度一般在100個(gè)堿基對(duì)以上?；蚬こ痰睦碚摶A(chǔ)外源基因在受體細(xì)胞中能表達(dá)（不同生物的DNA可以重組）的原因：②不同生物的基因在表達(dá)時(shí)都遵循“____________”;①不同的生物的DNA分子的結(jié)構(gòu)

；③所有生物共用一套_________。基本相同中心法則遺傳密碼練教材P76拓展題2

有2個(gè)不同來源的DNA片段A和B，A片段用限制酶切speⅠ進(jìn)行切割，B片段分別用限制酶HindⅢ,XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ進(jìn)行切割。各限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如下。

(1)哪種限制酶切割B片段產(chǎn)生的DNA片段能與限制酶speⅠ切割A(yù)片段產(chǎn)生的DNA片段相連接？為什么？(2)不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端，這在基因工程操作中有什么意義？Xb