3.1 重组DNA技术的基本工具-【大鹏生物】高中新教材精品课生物选择性必修3 生物技术与工程 课件

第3章 基因工程 第1节　重组DNA技术的基本工具 1 [学习目标] 阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。 2 [本讲目录] 一、基因工程的概念和工具酶 二、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 3 一、基因工程的概念和工具酶 [教材梳理] 1.基因工程的概念：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。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。 4 2.基因工程的工具酶 (1)限制性内切核酸酶(限制酶)——“分子手术刀” 来源 主要来自原核生物 种类 数千种 作用 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开 结果 产生黏性末端或平末端 (2)DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 ②种类 种类 来源 特点 E.coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段 T4 DNA 连接酶 T4噬 菌体 既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低 [核心探讨] 探讨点1　基因工程的理论基础 1.为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 提示　 (1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 2.为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ 提示 (1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。 探讨点2　限制酶 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。 (2)请结合下图，推断限制酶切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　断开两个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个黏性末端；消耗两分子水。 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？ 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：以下黏性末端是由几种限制酶作用产生的。 4.推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 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。 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，使限制酶不能将其切开。 探讨点3　DNA连接酶 1.请比较DNA连接酶和DNA聚合酶并完成下表。 种类 DNA聚合酶 DNA连接酶 不 同 点 作用 实质 催化单个脱氧核苷酸加到已有脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键 催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 作用 结果 催化形成与模板链互补的DNA链，形成新的双链DNA分子 催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子 模板 需要 不需要 相同点 ①化学本质都是蛋白质； ②都是催化形成磷酸二酯键 2.请判断：DNA片段经限制酶处理后产生的相同黏性末端，再经过DNA连接酶处理后，形成的新的识别序列，能否再被所用的限制酶识别。 (1)若两个相同黏性末端都是由同种限制酶(EcoRⅠ)切割后所得，能再被所用的限制酶识别(如图)。 (2)若两个相同黏性末端是由不同限制酶切割所得，不能再被所用的限制酶识别(如图)。 [核心归纳] 1.回文序列 限制酶特异性识别和切割的部位具有回文序列，即在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。例如：EcoRⅠ限制酶识别的DNA序列为　　　　 ，为回文序列。 2.即使用不同的限制酶进行切割，但只要切割后产生的黏性末端相同就可用DNA连接酶连接起来。 15 3.与DNA相关的几种酶的比较 项目 DNA连接酶 限制酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用 部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 作用 对象 DNA片段 DNA 单个的脱氧核苷酸 DNA 作用 结果 将两个DNA片段连接成完整的DNA分子 切割DNA分子 将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端 将双链DNA分子局部解旋为单链 16 题组一　基因工程的概念和工具酶 1.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是（ ） A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切