3.1 重组DNA技术的基本工具-2023-2024学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019选择性必修3）

1992年，一场史无前例的棉铃虫灾害吞噬着中国的棉田，我国棉花产业遭遇灭顶之灾； 国外公司拒绝出售抗虫棉核心技术，到1999年外国抗虫棉已占领我国95%的棉花市场份额，国内棉花品种市场迅速流失。 棉花棉铃虫幼虫 为了棉花姓“中国” 为了棉花姓“中国” 我国成为世界第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家！ 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制品。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 重组DNA技术。 基因 分子水平 基因重组 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制品 定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍 1.原理： 2.操作对象： 3.操作水平： 4.结果： 5.意义： 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19666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，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。 科技探索之路 基因工程的发展历程 “工欲善其事，必先利其器”。在培育转基因生物时，既要在体外对含有所需基因的DNA分子“切割”、改造和“拼接”；又要将重组DNA分子导入生物体内，并使其表达。 DNA双螺旋的直径只有2nm，对如此微小的分子进行操作，是非常精细的共工作。 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？ 第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具 目标 01 02 03 关注基因工程的诞生和发展历程，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。 （社会责任） 探究DNA的物理与化学性质， 进行DNA分子的提取与鉴定。（科学思维） 学习目标 运用结构与功能观说明基因工程的各种工具的特点。 （生命观念） 7 三种“分子工具” “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 一、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 请同学们自主阅读教材P70-71，，思考并回答下列问题： 1.限制酶的来源？种类？特点？识别序列长度？切割结果？ 2.某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？几个末端？ 3.你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？ 4.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 一、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 1.限制酶的来源及作用 主要是从原核生物中分离纯化来的 能够识别双链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。 (1)来源： (2)作用： A T C G T A G C 5’ 3’ 5’ 3’ 磷酸二酯键 限制酶只切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键 仔细观察以下四种限制酶识别的特定序列有何特点？ EcoRⅠ ……G-A-A-T-T-C…… ……C-T-T-A-A-G…… HindⅢ ……A-A-G-C-T-T…… ……T-T-C-G-A-A…… BamHⅠ ……G-G-A-T-C-C…… ……C-C-T-A-G-G…… TaqⅠ ………T-C-G-A……… ………A-G-C-T……… 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。 2.限制酶识别的序列 一、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” EcoR I 识别序列为 GAATTC 切割部位为 GA之间 黏性末端 当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。 (1)产生黏性末端 G C A A T T T A T A C G 5' 3' 3' 5' G C T T A A A A T T C G 一、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 3.限