2013年人教版生物選修3課件 11 dna重組技術(shù)的基本工具

專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程1．1

DNA重組技術(shù)的基本工具1．1DNA重組技術(shù)的基本工具學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.了解限制酶及DNA連接酶的來源。2.掌握限制酶及DNA連接酶的作用。

[難點(diǎn)]3.理解載體需具備的條件。

[重點(diǎn)]學(xué)習(xí)導(dǎo)航新知初探思維啟動(dòng)一、基因工程基因工程的別名__________________操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象_________操作水平_________________結(jié)果_______________________DNA重組技術(shù)基因DNA分子水平新的生物類型和生物產(chǎn)品新知初探思維啟動(dòng)一、基因工程基因工程的別名_________想一想1．從結(jié)構(gòu)上分析，為什么不同生物的DNA能夠重組？【提示】

(1)基本單位相同。(2)空間結(jié)構(gòu)相同。想一想二、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1.來源：主要來自于___________。2.特點(diǎn)(1)識(shí)別雙鏈DNA分子的某種___________序列;(2)使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的_____________斷開。原核生物特定核苷酸磷酸二酯鍵二、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”原核生物特定核苷酸磷酸3.作用結(jié)果(1)黏性末端：在所識(shí)別序列的_____________將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)形成的末端。(2)平末端：在所識(shí)別序列的_________處切開時(shí)形成的末端。中心軸線兩側(cè)中心軸線3.作用結(jié)果中心軸線兩側(cè)中心軸線想一想2．限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)體現(xiàn)了酶的哪種特性？【提示】限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，這說明了酶具有專一性。想一想三、DNA連接酶——“分子縫合針”1..種類大腸桿菌黏性T4噬菌體平三、DNA連接酶——“分子縫合針”大腸桿菌黏性T4噬菌體平2.作用：將切下的DNA片段“縫合”，恢復(fù)被限制酶切開的___________，拼接成新的DNA分子。四、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”1..種類：質(zhì)粒、__________的衍生物、動(dòng)植物病毒等。磷酸二酯鍵λ噬菌體2.作用：將切下的DNA片段“縫合”，恢復(fù)被限制酶切開的__2.適合作為載體的特點(diǎn)(1)有一個(gè)至多個(gè)_________切割位點(diǎn)，供外源DNA片段(基因)插入其中。(2)進(jìn)入受體細(xì)胞后，能夠停留在細(xì)胞中___________，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA同步復(fù)制。(3)有特殊的__________基因，供重組DNA的鑒定和選擇。限制酶自我復(fù)制遺傳標(biāo)記2.適合作為載體的特點(diǎn)限制酶自我復(fù)制遺傳標(biāo)記要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)一限制性核酸內(nèi)切酶1.化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。2.切割位點(diǎn)：磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵指的是下圖圓圈中的化學(xué)鍵,而限制酶切割的只能是箭頭所指處的化學(xué)鍵,因?yàn)槿χ辛硪粋€(gè)化學(xué)鍵屬于一個(gè)核苷酸的內(nèi)部。要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)一限制性核酸內(nèi)切酶2013年人教版生物選修3精品ppt課件13.限制酶切出的黏性末端和平末端的比較3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比較4.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA解旋酶的比較(1)相同點(diǎn)：都作用于DNA分子中的化學(xué)鍵。(2)不同點(diǎn)：兩者作用部位不同，前者作用于磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，而后者作用于兩個(gè)堿基之間的氫鍵。4.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA解旋酶的比較特別提醒黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相同堿基序列而且堿基互補(bǔ)配對(duì)的單鏈延伸末端結(jié)構(gòu)，它們能夠通過堿基間的互補(bǔ)配對(duì)重新結(jié)合，而具有平末端的DNA片段不容易結(jié)合。特別提醒黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相限制酶是一種核酸切割酶，可辨識(shí)并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如圖為四種限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨識(shí)序列。箭頭表示每一種限制酶的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)黏合，其正確的末端序列應(yīng)該為(

)例1限制酶是一種核酸切割酶，可辨BamHI

EcoRⅠ

HindⅢ

BglⅡ

↓

↓

↓

↓－GGATCC－－GAATTC－－AAGCTT－－AGATCT－－CCTAGG－－CTTAAG－－TTCGAA－－TCTAGA－

↑

↑

↑

↑BamHIEcoRⅠHiA．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補(bǔ)序列－AATT－B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互補(bǔ)序列－GATC－C．EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補(bǔ)序列－AATT－D．BamHⅠ和BglⅡ;末端互補(bǔ)序列－GATC－A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補(bǔ)序列－AATT－【解析】

A項(xiàng)中BamHⅠ酶切出的末端序列為—GATC—，EcoRⅠ酶切出的末端序列為—AATT—，兩者不互補(bǔ)；B項(xiàng)HindⅢ酶切出的末端序列為—AGCT—，與BamHⅠ酶切出的末端序列不互補(bǔ)；同理可推，C項(xiàng)中也不互補(bǔ)，只有D項(xiàng)中才互補(bǔ)?！敬鸢浮?/p>

D【解析】A項(xiàng)中BamHⅠ酶切出的末端序列為—GATC—，E互動(dòng)探究(1)分析上述不同限制酶具有不同的識(shí)別序列，說明限制酶具有什么特點(diǎn)。(2)不同限制酶切割形成的黏性末端能發(fā)生黏合嗎？借助于什么方式來完成黏合？互動(dòng)探究【提示】

(1)酶具有專一性。(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補(bǔ)，通過堿基相互配對(duì)形成氫鍵的方式來完成黏合?！咎崾尽?1)酶具有專一性。要點(diǎn)二DNA連接酶1..DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點(diǎn)模板不需要模板需要DNA的一條鏈為模板作用對(duì)象游離的DNA片段單個(gè)的脫氧核苷酸作用結(jié)果形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復(fù)制要點(diǎn)二DNA連接酶DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)催化兩個(gè)脫2.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較(1)區(qū)別作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于基因表達(dá)載體的構(gòu)建2.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)(2)兩者的關(guān)系可表示為：(2)兩者的關(guān)系可表示為：下列關(guān)于DNA連接酶的作用，敘述正確的是(

)A．能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，也能將雙鏈DNA分子的黏性末端之間的氫鍵進(jìn)行連接B．將單個(gè)核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵例2下列關(guān)于DNA連接酶的作用，敘C．連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D．將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來,重新形成磷酸二酯鍵【解析】

DNA連接酶連接兩個(gè)DNA片段,以恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵，而非氫鍵?！敬鸢浮?/p>

DC．連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵【探規(guī)尋律】幾種酶的作用部位限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶作用于①部位,DNA解旋酶作用于②部位?！咎揭?guī)尋律】幾種酶的作用部位變式訓(xùn)練據(jù)下圖所示,有關(guān)酶功能的敘述錯(cuò)誤的是(

)變式訓(xùn)練A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處B．DNA聚合酶可以連接a處C．解旋酶可以使b處解開D．DNA連接酶可以連接c處解析：選D。限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子時(shí)破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如題圖a處。DNA聚合酶是將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶能解開堿基對(duì)之間的氫鍵，即使b處解開，DNA連接酶連接的是兩個(gè)相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖,形成磷酸二酯鍵,如a處。而圖示的c處連接的是同一個(gè)脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶能解開堿基對(duì)之間要點(diǎn)三常用的載體——質(zhì)粒1.來源：質(zhì)粒主要存在于細(xì)菌、酵母菌等生物中。2.結(jié)構(gòu)：是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子，如下圖所示：要點(diǎn)三常用的載體——質(zhì)粒3.標(biāo)記基因：質(zhì)粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對(duì)重組DNA進(jìn)行鑒定和選擇。4.載體的作用(1)用它作為運(yùn)載工具，將目的基因送入受體細(xì)胞中去。(2)利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。3.標(biāo)記基因：質(zhì)粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐特別提醒

(1)主動(dòng)運(yùn)輸中載體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其作用是運(yùn)輸離子、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。(2)基因工程中的載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA，其作用是攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。特別提醒(1)主動(dòng)運(yùn)輸中載體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其作用是運(yùn)(2012·長沙一中高二質(zhì)檢)如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題。例3(2012·長沙一中高二質(zhì)(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是________，二者還具有其他共同點(diǎn)，如①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________(寫出兩條即可)。(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是________(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為—A,—TGCGC)，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為________；可使用________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為________，其作用是___________________________________________________________________________________________________。(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為—A,—TGCGC)，則與(4)下列常在基因工程中作為載體的是(

)A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子C．大腸桿菌的質(zhì)粒D．動(dòng)物細(xì)胞的染色體(4)下列常在基因工程中作為載體的是()【解析】質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，進(jìn)入受體細(xì)胞后能自主復(fù)制，具有標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定與選擇。【解析】質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡【答案】

(1)DNA能夠自我復(fù)制具有遺傳效應(yīng)(2)(3)標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C【答案】(1)DNA能夠自我復(fù)制具有遺傳效應(yīng)變式訓(xùn)練質(zhì)粒是常用的基因工程載體。如圖是某種天然土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖(標(biāo)示了部分基因及部分限制酶作用位點(diǎn))，據(jù)圖分析下列說法正確的是(

)變式訓(xùn)練A．圖中的終止子是由三個(gè)相鄰堿基組成的終止密碼B