3.1重组DNA技术的基本工具课件2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

3.1 重组DNA技术的基本工具 学习目标 1.概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科的基础上发展而来的。 2.结合课本插图,掌握限制酶及DNA连接酶的作用。识记重组DNA技术中,载体需要具备的条件。 3.模拟制作重组DNA模型。 4.实验探究DNA的粗提取与鉴定。 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵害。当番木瓜受到这种病毒感染后，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”。那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 非转基因番木瓜 转基因番木瓜 问题探讨 一、基因工程发展历程 1944年艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物个体间转移。 1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年，64个密码子均被破译成功。 1970年科学家在细菌中发现了第一个限制性核酸内切酶（简称限制酶） 1972年，伯格首先在体外进行了DNA的改造，成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1982年，第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。 1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说。 1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。 20世纪70年代初，多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 1973年，科学家证明了质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现了物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。 1985年，穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段。 二、基因工程概念 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，因此又叫做重组DNA技术。 2.原理： 基因重组 3.操作水平： DNA分子水平 4.结果： 定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的生物类型和生物产品 1.概念： 理解巩固 基因工程是一种新兴的生物技术,实施该工程的最终目的是(　　) A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向对DNA分子进行人工“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向改造生物的遗传性状 D ③来源： 主要从原核生物中分离纯化来的 ①作用: 磷酸二酯键 ④结果： 形成黏性末端 能够识别双链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。 三、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性内切核酸酶 ②作用部位： 平末端 G A A T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 用同种限制酶切割(EcoRⅠ) 把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？ 理解巩固 ①作用： ②种类： ⑴ E·coli DNA连接酶 ⑵ T4 DNA连接酶 将双链DNA片段“缝合”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.分子缝合针---DNA连接酶 G C T T A A A A T T C G 类型 来源 E·coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 功能 大肠杆菌 T4噬菌体 恢复磷酸 二酯键 只能连接黏性末端 能连接黏性末端和平末端(效率较低) 相同点 差别 限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是 ( 　 ) A．DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键 B．限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸 C．E.coli DNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端 D．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNA B 理解巩固 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 作用实质 化学本质 不 同 点 模板 作用对象 作用结果 用途 都