3.1重组 DNA 技术的基本工具2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 三个课时 视频：大肠杆菌生产人胰岛素 基因工程定义（章首页）： 基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。 目的 思考：1.视频中我们对大肠杆菌的什么物质进行了操作？ 2.这种操作的目的是什么？ 思考：要完成重组DNA这一精细过程，我们至少需要哪些功能的“分子工具” 来进行操作呢？ 操作水平 别名 变异类型（原理）：基因重组 任务一：学习限制性内切核酸酶--“分子手术刀” 阅读课本P71，思考并小组讨论以下问题。 1. 限制酶的主要来源？推测其作用是什么？ 2. 如何理解“限制性”？ 3. 限制酶的作用部位？ 4. 限制酶的识别序列特点？ 5. 限制酶切割后产生怎样的末端？ 1.限制酶主要来源： 2.如何理解“限制性”： 主要是从原核生物中分离纯化出来的 旁栏思考： 限制酶是一种防御性工具，切割入侵的外源核酸，使之失效，以保证自身安全 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列。 并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开 3.限制酶的作用部位： 任务一：学习限制性内切核酸酶--“分子手术刀” 4.限制酶的识别序列特点： 识别序列： 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成； 少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 （回文序列） EcoRⅠ： SmaⅠ： 任务一：学习限制性内切核酸酶--“分子手术刀” 5′ 3′ 5′ 3′ EcoRⅠ 中心轴线 5′ 3′ 5′ 3′ SamⅠ 黏性末端 平末端 5.限制酶切割后产生怎样的末端 (AATT) 任务一：学习限制性内切核酸酶--“分子手术刀” 【小组活动一】模拟制作活动：模拟限制酶的作用 请各小组拿出材料包中的①、②序列，圈出EcoRI的识别序列并用剪刀模拟EcoRI进行切割。 剪切后的①、②序列是否可以拼接起来？为什么可以拼接起来？切割时我们切断的是磷酸二酯键，那么我们拼接两个DNA片段时也需要恢复磷酸二酯键。这就需要第二种分子工具，我们形象的称之为“分子缝合针”的DNA连接酶。 ① ② 人胰岛素基因 任务二：学习DNA连接酶——“分子缝合针” 阅读课本P72，思考并小组讨论以下问题。 1.DNA连接酶的作用是什么？ 2.DNA连接酶有哪些种类？列出其异同点？ 能够将两个DNA片段连接起来的酶 1.作用： 碱基互补配对原则 2.种类： E.coli DNA连接酶； T4 DNA连接酶 任务二：学习DNA连接酶——“分子缝合针” 类型 来源 相同点 区别 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 大肠杆菌 T4噬菌体 作用位点： 只能连接黏性末端 都能连 (平末端效率较低) 3.种类： 旁栏思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？ 磷酸二酯键 任务二：学习DNA连接酶——“分子缝合针” 在DNA复制时，将单个核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键。 DNA连接酶： DNA聚合酶： DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？ 能够将两个DNA片段连接起来，形成磷酸二酯键。 不同点： 共同点： DNA聚合酶连接的是单个脱氧核苷酸， 需要模板； 不需要模板； DNA连接酶连接的是DNA片段， 都是催化磷酸二酯键形成的酶 【小组活动二】模拟制作活动：模拟DNA连接酶的作用 请各小组拿出活动一切割的①、②序列，并将①、②序列用胶带连接起来。 ① ② 人胰岛素基因 过渡：那下面我们来学习第三种分子工具，将目的基因运输到受体细胞的工具，我们形象的称为“分子运输车”的载体。 任务三：学习基因进入受体细胞的载体--“分子运输车” 阅读课本P72，思考并小组讨论以下问题。 1.最常用的载体是质粒，质粒的定义是什么？ 2.质粒能作为载体需要具备哪些结构，这些结构存在的作用是什么？（结合质粒结构的模式图） 3.除质粒外，还有哪些可以作为载体？ 4.天然的质粒和病毒可以直接用来当做载体吗？ 1.常用载体--质粒： 质粒定义： 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。 2.质粒作为载体的条件： 具有一个至多个限制酶切割位点 进行自我复制 便于重组DNA分子的鉴定和筛选 标记基因 任务三：学习基因进入受体细胞的载体--“分子运输车” 真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。 3.其他载体： 噬菌体、动植物病毒等 任务三：学习基因进入受体细胞的载体--“分子运输车” 【小组