人教版高中生物選修3 1.1《DNA重組技術的基本工具》精品課件

1、1.1 DNA重組技術的基本工具新課導入這樣的組合，如果用傳統(tǒng)的育種方法能否實現(xiàn)？新課導入含有抗蟲基因的棉花能產(chǎn)生狂犬病抗體蛋白的轉(zhuǎn)基因煙草學習目標1.通過觀察圖像、查閱資料，了解基因工程的誕生歷程，說出基因工程的概念；2.通過閱讀文本、觀察圖片、師生交流，說出DNA重組技術所需的三種基因工具的作用。新課導入一、基因工程的概念 基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過

2、程結(jié)果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切拼接 導入表達概念分析：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌想一想需要做哪些關鍵工作？抗蟲棉抗蟲棉普通棉普通棉基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌（有抗蟲基因）提取抗蟲基因棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？重組DNA導入形成基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟關鍵步驟一： 抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關鍵步驟二：形成重組DNA關鍵步驟三：重組

3、DNA導入受體(棉花)細胞“分子手術刀” 限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針” DNA連接酶“分子運輸車” 基因進入受體細胞的載體工具酶1、限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶） 能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。 含義：主要從原核生物中分離得到 來源：二、基因工程的基本工具這類酶存在于原核生物中有什么作用呢？切割外源DNA，使之失效，達到保護自身的目的。專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。作用特點：EcoRIA AGTTCCTTA A GCTTA AGGAATTC識別識別GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之間切開之間切開限制酶在切斷DNA

4、時，可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補配對，因此稱這些片斷為黏性末端。 要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。 如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端。思 考SmaC CCG G GG G G C C C識別識別GAATTC序列，并在序列，并在G和和C之間切開之間切開限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。C CCG G GG G GC C C小結(jié)：限制性核酸內(nèi)切酶特點：專一性，即識別特定核苷酸序列，在特定的切點

5、切割。來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補配對）、平末端。舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoR)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開形成黏性末端，Sma能識別CCCGGG序列，并在C 和 G之間切割形成平末端 。CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTT A AA A TTGCGCGCTAATCGTT A AA A TTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵 連接部位：具有相同黏性末端的兩個DNA片段連接起來，形成重組DN

6、A分子。 結(jié)果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶類型：CGGCCGTTAAAATTGCTATACCCGGGGGGCCC T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低。T4DNA連接酶 用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾 個磷酸二酯鍵？ 2個 用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？ 4個 外源基因（如抗蟲基因）怎樣才能運送到受體細胞（如棉花細胞）？需要“分子運輸車”基因進入受體細胞的載體思 考小結(jié)：“分子

7、縫合針” DNA連接酶作用：把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來。作用原理：催化磷酸二酯鍵形成類型EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點差別3、基因載體（運載體） 作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。 作用：條件：能在宿主細胞內(nèi)自我復制并穩(wěn)定地保存有一個或多個限制酶切點，可使外源基因插入其中 具有某些遺傳標記基因，以便進行篩選對受體細胞無害 三、基因工程的基本工具質(zhì)粒（最常用）、噬菌體和某些動植物病毒種類：質(zhì)粒的特點： 是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA分子外

8、并能自我復制的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子。能復制并帶著插入的目的基因一起復制。有切割位點有標記基因的存在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。假如外源基因?qū)胧荏w細胞后不能復制會怎樣？作為載體如果沒有限制酶切割位點將怎樣？外源基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？如果載體對受體細胞有害將怎樣？會在細胞增殖中丟失 外源的基因不可能插入 如果載體上有遺傳標記基因，就可通過標記基因的表達來檢測。 將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無法表達。 思 考隨堂測試1、有關基因工程的敘述中，正確的是（ ）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的載體 C、載體必須具備的條件之一

9、是：具有多個限制酶 切點，以便與目的基因連接D、DNA連接酶使黏性末端的堿基之間形成氫鍵C2、下列有關基因工程和限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯誤的是()A一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列B限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C限制性核酸內(nèi)切酶能識別和切割RNAD限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取C3、基因工程是在分子水平上進行的操作，該過程中科學家所用的“手術刀”、“縫合針”和常采用的“運輸車”分別是（ ）A限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒B限制酶、DNA聚合酶、噬菌體CDNA連接酶、限制酶、動植物病毒DDNA連接酶、限制酶、質(zhì)粒A4、下列有關質(zhì)粒的敘述，正確的是（ ）A質(zhì)粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒