【區(qū)級公開課課件】3.1.1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3

1、課前準(zhǔn)備課前準(zhǔn)備1. 課本:生物學(xué)選擇性必修32. 3.1重組DNA技術(shù)的基本工具導(dǎo)學(xué)案第第3 3章章 基因工程基因工程 我國是棉花的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。棉花在種植過程中，常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最為常見。棉鈴蟲可以使棉花產(chǎn)量減少三分之一，嚴(yán)重時，甚至能使一片棉田絕收。大量施用農(nóng)藥殺蟲不僅會提高生產(chǎn)成本，還可能造成農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境污染。要是能培育出自身就能抵抗蟲害的棉花新品種，這一問題就會迎刃而解，我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。棉花棉鈴蟲幼蟲 1998年中棉所成功培育出我國第一個國審抗蟲雜交棉新品種-中棉所29，使低齡棉鈴蟲

2、的死亡率超過90%； 2002年成功培育出我國第一個雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種-中棉所41，該品種能夠緩解棉鈴蟲抗藥性。 為什么傳統(tǒng)的雜交育種方法培育不出抗蟲棉，基因工程基因工程卻可以？ 是按照人們的愿望，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，因此又叫做重組DNA技術(shù)。生物體外1.操作環(huán)境：2.操作對象：3.操作水平：第第3 3章章 基因工程基因工程1.概念：P674.原理：5.結(jié)果：基因DNA分子水平基因重組按照人們的需要定向改造生物的遺傳特性第第3 3章章 基因工程基因工程1.概

3、念2.科技探索之路：基因工程的誕生和發(fā)展【自主學(xué)習(xí)】看書本:P68-69內(nèi)容，完成導(dǎo)學(xué)案:P3 二、判一判 3.13.1 重組重組DNADNA技術(shù)的基本工具技術(shù)的基本工具從社會中來 番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵害。當(dāng)番木瓜受到這種病毒感染后，產(chǎn)量會大大下降?？茖W(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”。那么，科學(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？非轉(zhuǎn)基因番木瓜（右）轉(zhuǎn)基因番木瓜(左）實(shí)現(xiàn)這一精準(zhǔn)的操作過程，至少需要三種“分子

4、工具”，即準(zhǔn)確切割DNA的“分子手術(shù)刀”、將DNA片段再連接起來的“分子縫合針”和將體外組好的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞的“分子運(yùn)輸車”。重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具”一、限制性內(nèi)切核酸酶 二、DNA連接酶三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）“分子手術(shù)刀”1.來源：2.作用：主要是從原核生物中分離純化來的能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。注意作用部位：磷酸二酯鍵3.結(jié)果：黏性末端和平末端（酶專一性）資料卡 限制酶名字的由來 限制酶是如何命名的呢？是用生物屬名的頭一個字母與種加詞的頭兩個字母，組成了3個字母的略語，以此來表示這個

5、酶是從哪種生物中分離出來的.例如，一種限制酶是從大腸桿菌(Escherichia coli）的R型菌株分離來的，就用字母EcoR表示;如果它是從大腸桿菌R型菌株中分離出來的第一種限制酶,則進(jìn)一步表示成EcoRI。例如，流感嗜血桿菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:Hind、Hind、 Hind練習(xí)與應(yīng)用：P74二、拓展應(yīng)用1.想一想，為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子？細(xì)菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因?yàn)楹心撤N限制酶的細(xì)胞的DNA分子，不具備這種限制酶的識別序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識別序列的堿

6、基上，使限制酶不能將其切開。所以，盡管細(xì)菌中含有限制酶，但它自身的DNA也不會被切割，并且可以防止外源DNA入侵。思考：如何將切下來的DNA片段拼接成新的DNA分子？種類_來源大腸桿菌T4噬菌體作用差別 只連接_縫合_和_Ecoli DNA連接酶T4DNA連接酶黏性末端黏性末端平末端（效率較低）二、DNA連接酶“分子縫合針”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。思考：P72DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？不是一回事。雖然兩者都是催化形成磷酸二酯鍵，化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，但兩者存在顯著的區(qū)別：區(qū)別DNA連接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)模板作用對象作用結(jié)果用途不需要需

7、要DNA的一條鏈作模板在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制根據(jù)所學(xué)知識，完成以下填空：限制酶 解旋酶 DNA連接酶 DNA聚合酶ba1.切斷a處的酶為_2.連接a處的酶為_3.切斷b處的酶為_a：磷酸二酯鍵；b：氫鍵反饋練習(xí)：練習(xí)與應(yīng)用：P74一、概念檢測C三、三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”1.常用載體：質(zhì)粒（1）本質(zhì)：（2）特點(diǎn)：是一種裸露、結(jié)構(gòu)簡單、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。有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段（基因）插入其中。攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入

8、受體細(xì)胞后，能在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。 注意：在基因工程中，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。這些質(zhì)粒上常有特殊的標(biāo)記基因 ，如四環(huán)素抗性基因，便于重組DNA分子的篩選。（1）有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入；（2）攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，能在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制；（3）人工改造的質(zhì)粒常帶有特殊的標(biāo)記基因，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便與重組DNA分子的篩選。小結(jié)：質(zhì)粒適于做載體的特點(diǎn)2. 其他載體：除質(zhì)粒外，還有噬菌體、動植物病毒等?？偨Y(jié)：重組DNA技術(shù)的基本工具有限制酶、DNA連接酶和載體； 工具酶只有限制酶和DNA連接酶。練習(xí)與應(yīng)用：P74一、概念檢測A課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：一、一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”1.來源：主要原核生物2.作用：能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。（體現(xiàn)酶具有專一性酶具