重組DNA技術(shù)的基本工具第1課時(shí)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

我國是棉花的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。在棉花種植過程中常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最常見。大量施用農(nóng)藥×抗蟲基因轉(zhuǎn)基因基因工程

能不能將“殺蟲基因”導(dǎo)入到棉花細(xì)胞，使棉花自身產(chǎn)生抗蟲蛋白來抵抗棉鈴蟲呢？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制品。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，因此又叫重組DNA技術(shù)。①操作環(huán)境：②操作水平：③原理：④結(jié)果：⑤意義（優(yōu)點(diǎn)）：DNA分子水平基因重組賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。定向改造生物性狀；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。體外環(huán)境基因工程的理論基礎(chǔ)【問題探究1】為什么不同生物的DNA分子能拼接起來？（1）DNA的基本組成單位都是

。（2）DNA分子都遵循

配對原則。（3）雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是

?！締栴}探究2】為什么一種生物的基因可以在另一種生物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)？（1）

是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。（2）遺傳信息的傳遞和表達(dá)都遵循

。（3）生物界共用一套

。四種脫氧核苷酸規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)基因中心法則遺傳密碼堿基互補(bǔ)相同的遺傳信息在不同生物體內(nèi)表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)。從社會中來

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲。當(dāng)番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會大大下降。

科學(xué)家通過精心設(shè)計(jì)，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。DNA雙螺旋的直徑只有2nm,對如此微小的分子進(jìn)行操作，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，更需要專門的“分子工具”?？茖W(xué)家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？轉(zhuǎn)基因番木瓜（左）與非轉(zhuǎn)基因番木瓜（右）從社會中來轉(zhuǎn)基因番木瓜培育抗番木瓜環(huán)斑病毒的木瓜抗番木瓜環(huán)斑病毒基因提取抗番木瓜環(huán)斑病毒基因與載體DNA連接抗番木瓜環(huán)斑病毒基因?qū)胧荏w細(xì)胞準(zhǔn)確切割DNA分子將DNA片段連接起來將體外重組好的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞“分子手術(shù)刀”“分子縫合針”“分子運(yùn)輸車”剪接運(yùn)分子工具第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具第一課時(shí)本節(jié)聚焦1、重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具是什么?它們的作用分別是什么?2、基因工程載體需要具備什么條件?一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”閱讀教材P70-71，思考并回答下列問題：

1.限制酶的來源？種類？特點(diǎn)？識別序列長度？切割結(jié)果？2.你能根據(jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？3.為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子？：主要從原核生物中分離純化能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，（識別序列）并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。（切割位點(diǎn)）1.來源GATTCGAATTC3'3'5'5'磷酸二酯鍵2.種類1'2'3'4'5'1'2'3'4'5'A專一性的體現(xiàn)一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”：數(shù)千種3.作用特點(diǎn)一般為4~8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸，最常見的為6個(gè)核苷酸?！締栴}】

你能根據(jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在長期的進(jìn)化過程中形成了套完善的防御機(jī)制。限制酶就是它的一種防御性工具。當(dāng)外源DNA入侵時(shí)，它會利用限制酶來切割外源DNA，使之失效，以保證自身的安全。【思考】為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子含某種限制酶的細(xì)菌的DNA分子不具備這種限制酶的識別序列，或者甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”P74拓展應(yīng)用第1題EcoRⅠ5’…G-A-A-T-T-C…3’3’…C-T-T-A-A-G…5’SmaⅠ5’…C-C-C-G-G-G…3’3’…G-G-G-C-C-C…5’BamHⅠ5’…G-G-A-T-C-C…3’3’…C-C-T-A-G-G…5’TaqⅠ5’……T-C-G-A……3’3’……A-G-C-T……5’在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。特點(diǎn)1：都可以找到一條中心軸線；特點(diǎn)2：中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向、對稱、重復(fù)排列的，稱為回文序列。思考：四種限制酶識別的特定序列有何特點(diǎn)？總結(jié)：能被限制酶所識別的序列一般都有回文序列4.識別序列一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”【練習(xí)1】下面哪項(xiàng)不具有限制酶識別序列的特征（）A．GAATTC

CTTAAG

B．GGGGCCCC

CCCCGGGG

C．CTGCAG

GACGTC

D．CTAAATC

GATTTAG

D即時(shí)練習(xí)1形成黏性末端或平末端(1)產(chǎn)生黏性末端EcoRI識別序列為GAATTC切割部位為GA之間當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將DNA分子的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端。GCAATTTATACG5'3'3'5'GCTTAAAATTCG黏性末端錯(cuò)位切5.識別結(jié)果一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”形成黏性末端或平末端(2)產(chǎn)生平末端SmaI識別序列為CCCGGG切割部位為CG之間平末端當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線處將DNA分子的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是平末端。CGCCGGGCGCGC5'3'3'5'CGCCGGGCGCGC平切5.識別結(jié)果一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術(shù)刀”EcoRⅠ屬名Escherichia首字母種加詞coli頭兩個(gè)字母R型菌株從中分離的第一個(gè)限制酶例如：流感嗜血桿菌(Haemophilusinfluenzae)d株中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindIHindIIHindIII限制酶名字的由來EcoRⅠ：大腸桿菌（Escherichia

coli）R型菌株中分離出的第一個(gè)限制酶；SmaⅠ：粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratia

marcescens）中分離出的第一個(gè)限制酶。P72資料卡同尾酶

寫出下列限制酶切割形成的DNA片段末端，并思考，同種限制酶切割的黏性末端一定相同嗎？不同種限制酶切出的黏性末端一定不同嗎？同尾酶：識別DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割產(chǎn)生相同的黏性末端的限制酶。思考1①不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同?！窘馕觯好妇哂袑Ｒ恍裕R別的序列相同】②不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端。（比如SpeⅠ、XbaⅡ）P75拓展應(yīng)用第2題【練習(xí)2】下側(cè)黏性末端是由______種限制酶作用產(chǎn)生的。3即時(shí)練習(xí)不能，限制酶只能識別并切開雙鏈DNA分子。（2）限制酶切一次可斷開

個(gè)磷酸二酯鍵，產(chǎn)生

個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，產(chǎn)生

個(gè)黏性末端，消耗

分子水。（3）要想獲得某個(gè)特定性狀的目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(平)末端？222（1）限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵？【練習(xí)3】請結(jié)合限制酶的作用特點(diǎn)，回答以下問題：要切2個(gè)切口，產(chǎn)生4個(gè)黏性(平)末端即時(shí)練習(xí)2【思考】把兩種來源不同的DNA分子進(jìn)行拼接，應(yīng)該怎樣處理呢？用同種限制酶切割(EcoRⅠ)TGAATTCGACTTAAGCAGAATTCTTCTTAAGA缺口怎么辦完全互補(bǔ)的黏性末端能通過氫鍵暫時(shí)連接在一起，但并不穩(wěn)定。DNA連接酶—“分子縫合針”恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵二、DNA連接酶——“分子縫合針”二、DNA連接酶——“分子縫合針”1.概念：將兩個(gè)雙鏈DNA片段“連接”起來的酶2.作用：將兩個(gè)DNA片段連接起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。5′3′TACGTACTGAAT5′3′5′3′CGCGCG5′3′CGCGCG切口切口切口CT5′3′5′3′TAGCAGATTA5′3′5′3′CGCGCGCGCGCG注意：1、DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的兩條單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA!2、DNA連接酶作用沒有特異性。種類來源大腸桿菌T4噬菌體作用注意二、DNA連接酶——“分子縫合針”E.coli

DNA連接酶T4DNA連接酶都能將雙鏈DNA片段“縫合“起來，恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。兩種連接酶都可連接互補(bǔ)黏性末端與平末端，但E.coliDNA連接酶連接平末端效率遠(yuǎn)低于T4DNA連接酶二、DNA連接酶——“分子縫合針”旁欄思考（P72）：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？DNA聚合酶AATT

GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核苷酸鏈上，形成磷酸二酯鍵。相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：都是催化磷酸二酯鍵形成的酶。DNA聚合酶連接的是游離的脫氧核苷酸，需要模板；DNA連接酶連接的是DNA片段，不需要模板。與DNA相關(guān)的五種酶的比較酶1酶2酶4酶3酶5酶1:限制酶酶2:DNA連接酶酶3:解旋酶酶4:DNA聚合酶酶5:DNA水解酶（DNA酶）即時(shí)練習(xí)5.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