3.1 重组DNA技术的基本工具（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

第1节重组DNA技术的工具 第三章 人教版 选择性必修3 基因工程的概述 一 限制酶——“分子手术刀” 二 DNA连接酶——“分子缝合针” 三 载体——“分子运输车” 四 CONTENTS 目录 从社会中来 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。DNA双螺旋的直径只有2nm,对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。 转基因番木瓜（左）与非转基因番木瓜（右） 要等到转基因番木瓜，除了需用到植物细胞工程中的植物组织培养，还需要基因工程，那么基因工程是指什么呢？ 3 1.基因工程的概念： 　　指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术。 【归纳定义】工程别名： 操作对象： 操作水平： 工程实质： DNA重组技术 基因 DNA分子水平 基因重组 一 基因工程的概述 2.图解“基因工程实质” 转移 A生物 B生物 萤火虫 普通动植物 发光基因 一 基因工程的概述 3.基因工程诞生的理论基础 拼接的基础 1.DNA的基本组成单位相同（四种脱氧核苷酸） 表达的基础 2.都遵循碱基互补配对原则 3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 1.基因是控制生物性状的结构与功能单位 2.遗传信息的传递都遵循中心法则 3.生物界几乎共用一套遗传密码 基因在空间上转移并成功表达 接 剪 运 一 基因工程的概述 来源： 种类： 主要来自原核生物 特点： 数千种 能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 （限制酶不是一种酶，而是一类酶） 根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？ 主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。 旁栏思考 ? 二 限制酶——“分子手术刀” 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ G 限制酶 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 磷酸二酯键 T G C C G T A A 5' 3' 5' 3' 二 限制酶——“分子手术刀” 回顾DNA结构：1.DNA的基本单体是什么？2.连接同一条链上相邻两个核苷酸的是什么键？3.DNA的骨架是怎样形成的？4.连接碱基对的是什么键？ 8 　 黏性末端　　　　 黏性末端 EcoRI 限制酶的切割： 只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 二 限制酶——“分子手术刀” 9 EcoR I (在G与A之间切割) Sma I (在G与C之间切割) 5' 5' 3' 3' 5' 5' 3' 3' 黏性末端 平末端 结 果： 产生黏性末端或平末端 二 限制酶——“分子手术刀” （1）该DNA片段上EcoRI的识别序列在哪儿？ （2）请用剪刀模拟EcoRI的识别序列和切割位点将目的基因“切割”下来。 探究‧活动一、用剪刀模拟EcoRI剪切目的基因(Bt基因)操作 5’...GAG 3’...CTTAA AATTC...3’ G...5’ 黏性 末端 黏性 末端 目的基因 黏性末端 黏性末端 (3)要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 要切2个切口，产生4个黏性(平)末端。 二 限制酶——“分子手术刀” 1.请结合限制酶的作用特点，回答以下问题： (1)限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？ 提示　不能。 思考与讨论 (2)请结合右图，推断限制酶切割一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？ 提示　断开2个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个黏性末端；消耗2分子水。 思考与讨论 2.请写出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？ 提示　如图 同种限制酶产生的黏性末端相同，不同的限制酶可能会形成相同的黏性末端。 3.请判断：以下黏性末端是由 种限制酶作用产生的。 提示　限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。 三 4.推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 5.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 提示　含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限