高中生物新人教版選擇性必修3重組DNA技術(shù)的基本工具課件（25張）

第3章基因工程探究一基因工程的誕生和發(fā)展

1.基因工程的概念。閱讀教科書第67頁,分析基因工程的概念。(1)利用的技術(shù):

。(2)研究水平:

。(3)研究目的:創(chuàng)造出更符合人們需要的新的

和

。(4)生物通過基因工程獲得的遺傳特性是該生物原來所擁有的嗎?提示:不是,基因工程賦予了生物新的遺傳特性。轉(zhuǎn)基因等技術(shù)分子水平生物類型生物產(chǎn)品(5)與誘變育種相比,基因工程能定向改造生物的遺傳性狀,這種說法是否合適?提示:合適。誘變育種具有不定向性,而基因工程能按照人們的意愿定向改造生物的遺傳性狀。2.基因工程的誕生和發(fā)展。閱讀并分析教科書第68~69頁“基因工程的誕生和發(fā)展”,歸納并提煉按照時(shí)間鏈提及的基因工程相關(guān)基礎(chǔ)理論的突破和技術(shù)的創(chuàng)新。填寫在基因工程誕生和發(fā)展過程中的重要貢獻(xiàn)。A..

。B.

.

。C.

.

。D..

。不僅證明了遺傳物質(zhì)是DNA,還證明了DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型并提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說梅塞爾森和斯塔爾證明了DNA的半保留復(fù)制,克里克提出中心法則在細(xì)菌擬核DNA之外的質(zhì)粒有自我復(fù)制能力,并可以在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移E..

。F.

.

.

。G.

。多種限制酶、DNA連接酶和逆轉(zhuǎn)錄酶被相繼發(fā)現(xiàn),為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創(chuàng)造了條件證明質(zhì)?？梢宰鳛榛蚬こ痰妮d體,構(gòu)建重組DNA,導(dǎo)入受體細(xì)胞,使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá),并實(shí)現(xiàn)物種間的基因發(fā)明PCR,為獲取目的基因提供了有效手段交流探究二

重組DNA技術(shù)的基本工具

1.限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”。分析教科書第70頁的“從社會(huì)中來”,并閱讀相關(guān)內(nèi)容,分析限制性內(nèi)切核酸酶(簡(jiǎn)稱限制酶)的來源、作用特點(diǎn)及作用結(jié)果。(1)圖中所示的限制酶主要是從

中分離純化出來的。(2)試從識(shí)別和切割兩個(gè)方面描述限制酶的特點(diǎn)。提示:能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列;能夠切割每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵。(3)識(shí)別序列的特點(diǎn):大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成,少數(shù)由4個(gè)、8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸組成。(4)圖中①是

,②是

。區(qū)分兩者的依據(jù)是

.

..

2.DNA連接酶——“分子縫合針”。閱讀教科書第72頁相關(guān)內(nèi)容,總結(jié)DNA連接酶的種類及作用。原核生物黏性末端平末端

當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA分子的兩條鏈分別切開時(shí),產(chǎn)生的是黏性末端;當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí),產(chǎn)生的是平末端3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”。閱讀教科書第72~73頁相關(guān)內(nèi)容,歸納質(zhì)粒的本質(zhì)及其作為載體所具備的條件。(1)常用載體:

。①特點(diǎn):是一種裸露的、

、獨(dú)立于.

之外,并具有

能力的.DNA分子。種類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體特點(diǎn)“縫合”黏性末端“縫合”黏性末端和平末端,但連接平末端的效率相對(duì)較低相同點(diǎn)“縫合”雙鏈DNA片段,恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵質(zhì)粒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA自我復(fù)制環(huán)狀雙鏈提示:Ⅰ-c;Ⅱ-b;Ⅲ-a;Ⅳ-d。(2)其他載體。①類型:

、

等。②特點(diǎn):

不同,在.

上也有很大差別。噬菌體動(dòng)植物病毒來源大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小探究一基因工程的誕生和發(fā)展1.基因工程可按照人們的愿望,定向改造生物體的性狀。2.基因工程是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,這些學(xué)科的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程。【【例1】下列關(guān)于基因工程的說法,正確的是 ()A.基因工程的設(shè)計(jì)和施工是在細(xì)胞水平上進(jìn)行的B.基因工程都是在生物體外完成的C.基因工程是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行的操作D.基因工程能打破物種界限,定向改造生物性狀解析:基因工程的設(shè)計(jì)和施工是在分子水平上進(jìn)行的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;基因工程的部分操作在生物體內(nèi)進(jìn)行,部分操作在生物體外完成,B項(xiàng)錯(cuò)誤;基因工程是對(duì)基因進(jìn)行的操作,C項(xiàng)錯(cuò)誤;基因工程能打破物種界限,實(shí)現(xiàn)不同物種之間的基因重組,定向改造生物性狀,D項(xiàng)正確。答案:D【例2】某科學(xué)團(tuán)隊(duì)宣布,他們通過將取自不同種生物的基因進(jìn)行連接并成功移植到一個(gè)沒有染色體的細(xì)胞中,創(chuàng)造了有史以來的第一個(gè)“人造生命”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.“人造生命”的誕生過程類似于基因工程技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)不

同物種之間的基因重組B.“沒有染色體的細(xì)胞”為導(dǎo)入基因的表達(dá)提供了能量、酶

系統(tǒng)等C.“人造生命”的誕生可能會(huì)引發(fā)制造新物種等問題的爭(zhēng)論D.“人造生命”的誕生證明人類完全可以制造生命解析:分析可知,“人造生命”的誕生過程類似于基因工程技術(shù),實(shí)現(xiàn)了不同物種之間的基因重組,A項(xiàng)正確;“沒有染色體的細(xì)胞”為導(dǎo)入基因的表達(dá)提供了能量、酶系統(tǒng)等,B項(xiàng)正確;“人造生命”的誕生可能會(huì)引發(fā)制造新物種等問題的爭(zhēng)論,C項(xiàng)正確;題中所述的“人造生命”為細(xì)胞,因此其誕生不能證明人類完全可以制造生命,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:D

探究二

重組DNA技術(shù)的基本工具

1.觀察下列兩段DNA序列,根據(jù)所學(xué)知識(shí),分析并回答下列問題。

(1)在圖中標(biāo)注EcoRⅠ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)。

提示:

(2)待切割位點(diǎn)全部切開后,將從下面那條DNA鏈上切下的片段重組到上面那條DNA鏈的切口處,需要用哪種分子工具?提示:DNA連接酶。(3)若得到的黏性末端的堿基不能互補(bǔ)配對(duì),可能是什么原因造成的?由此你能總結(jié)出判斷兩個(gè)黏性末端是否由同一種限制酶切割產(chǎn)生的方法嗎?提示:若得到的黏性末端的堿基不能互補(bǔ)配對(duì),可能是選擇的切割位點(diǎn)或連接位點(diǎn)不對(duì),也可能是其他原因造成的。判斷兩個(gè)黏性末端是否由同一種限制酶切割產(chǎn)生的方法,一看游離的堿基能否相互配對(duì);二看兩條鏈上的切點(diǎn)是否相同。技巧是將其中一個(gè)黏性末端旋轉(zhuǎn)180°,若兩個(gè)黏性末端完全相同,則說明這兩個(gè)黏性末端是由同一種限制酶切割產(chǎn)生的。(4)插入的DNA片段能稱得上一個(gè)基因嗎?請(qǐng)說明理由。提示:不能?；蛲ǔＪ怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段,其大小一般為100個(gè)堿基對(duì)以上。2.原核生物體內(nèi)的限制酶不能切割自身DNA的原因是什么?提示:原核生物的DNA中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。3.病毒為什么可以作為基因工程的載體?提示:因?yàn)椴《灸軌蚯秩菊＜?xì)胞,有的病毒還能將自己的核酸整合到受體細(xì)胞的染色體上,所以病毒也可作為基因工程的載體。1.與DNA相關(guān)的五種酶的比較。

名稱作用部位作用結(jié)果限制酶磷酸二酯鍵將DNA切成兩個(gè)或多個(gè)片段DNA連接酶磷酸二酯鍵將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端DNA(水解)酶磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸解旋酶堿基對(duì)之間的氫鍵將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈2.載體上標(biāo)記基因的作用。(1)標(biāo)記基因的類型:一般是抗生素抗性基因。(2)標(biāo)記基因的作用:目的基因要導(dǎo)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后,抗生素抗性基因表達(dá),使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素,在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以保留導(dǎo)入載體且標(biāo)記基因正常表達(dá)的受體細(xì)胞。

【例3】已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個(gè)切割位點(diǎn),如右上圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個(gè)切割位點(diǎn)上都被該酶切斷,則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d4種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子,若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)切割位點(diǎn)被該酶切斷,則從理論上講,經(jīng)該酶切割后,這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段的種類數(shù)是()

線性DNA分子的酶切示意圖A.3B.4

C.9

D.12解析:①當(dāng)只有1個(gè)切割位點(diǎn)被切斷時(shí),有3種情況,即a、bcd間的切割位點(diǎn)被切斷時(shí),產(chǎn)生的DNA片段為a、bcd2種,依此類推,還可產(chǎn)生ab、cd或abc、d4種DNA片段。②當(dāng)只有2個(gè)切割位點(diǎn)被切斷時(shí),有3種情況,即a、b、cd或a、bc、d或a