3.1 重组DNA技术的基本工具课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

【温故知新1】 准备选三课本、NO.7学案 1.1944年艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验证明了？ 2.1967年发现，细菌中质粒的特点？ 【温故知新2】 情景导入 苏云金杆菌中含有Bt抗虫蛋白基因，能产生Bt抗虫蛋白，可破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 科学家通过精心设计用“分子工具”培育出了含有Bt抗虫蛋白基因的转基因抗虫棉，棉铃虫等鳞翅目昆虫食用其叶片后就会死亡。 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”。试结合课本思考以下问题： 思考：科学家究竟用到了哪些“分子工具”？使用这些“分子工具”的目的是什么？ 学习目标 1．通过使用限制酶、DNA连接酶等模型工具模拟DNA分子的切割、拼接，能准确描述重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。 2.通过模型构建和模拟操作，总结出如何选择限制酶及作为运载体的必备的条件 3.1 重组DNA技术的基本工具 活动1：先阅读课本明确“分子手术刀”-限制酶的原理和特点，完成思考问题。  1.限制酶的主要来源？种类？作用特点？作用部位？结果? 2.限制酶识别的序列可以有_________________个核苷酸组成？ 任务一：探究重组DNA技术的基本工具的特点和作用原理 深度思考：①限制酶在原核生物中的作用是什么？（提示：自然条件下，原核生物容易受到外源DNA的入侵） ②是否切割自身DNA？ 主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的 通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。 产生DNA片段末端，当限制酶在它的识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。当限制酶在它的识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。 (在G与A之间切割) (在G与C之间切割) 5' 5' 3' 3' 5' 5' 3' 3' ①黏性末端 ②平末端 EcoR I 限制酶 Sma I 限制酶 识别序列：GAATTC 识别序列：CCCGGG 活动2：模拟将目的基因从DNA片段上切下来 现有EcoRI限制酶、SmaI限制酶，请选用合适的酶将②号DNA片段中的Bt毒蛋白基因切割下来。  5’ 3’ 5’ 3’ 思考： 1.剪刀代表什么？两种限制酶识别的序列分别是什么？这些核苷酸序列有何特点？作用的化学键是什么？ 2.一个切口会产生几个片段？需要切割几个磷酸二酯键？ 该片段在其中一条链上按5'到3'读取的序列与其互补链上按相同的5'到3'读取的序列一致。回文序列的单链DNA或RNA，存在对称中心，对称中心两侧碱基关于该对称中心对称，可形成互补 活动3：阅读课本明确“分子运输车”---运载体的特点和原理，并完成下列问题。  1.质粒的本质？作用？ 2.质粒作为运载体时应具有哪些结构？ 3、目的基因是否进入受体细胞，如何检测？ DNA 将外源基因送入受体细胞。 如果载体上有遗传标记基因，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来鉴定和筛选。 复制原点/限制酶切点/标记基因 视野拓展：标记基因的筛选原理 载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。如图所示： 也可以用荧光蛋白基因做标记 现有EcoRI限制酶和SmaI限制酶，根据课本图3-3，请选用合适的限制酶将①号DNA片段切割为两段。 活动4：模拟限制酶的切割运载体 5’ 5’ 3’ 3’ 模拟实验 5’ 3’ 现有E·coli DNA连接酶，请将②号DNA片段中剪切下来的的Bt毒蛋白基因连接到①号（白色）DNA片段切割处。 活动5：模拟DNA连接酶的拼接 思考： 1.胶带代表什么？作用的化学键是什么？ 2.将切割①和②得到的若干DNA片段，使用DNA连接酶处理后连接，有几种DNA片段？ 11 牛刀小试 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶切speⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ , XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。 思考： 1.哪种限制酶切割B片段产生的DNA片段能与限制酶speⅠ切割A片段产生的DNA片段相连接？为什么？ 2.不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，这在基因工程操作中有什么意义？ 方法提示 识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。 1、选目的基因两端和运载体都有的酶切位点； 2、所选酶切位点不能破坏目的基因以及标记基因 3.为了避免自身环化和倒接，最好选用不同的限制酶 小结：选择限制酶的原则： 限制酶 DNA连接酶 载体 ①对受体细胞无害； ②有一个至多个限制酶切割位点； ③有特殊的标记基因； ④能自我复制或能整合到宿主DNA上。 质粒、 噬菌体、动植物病毒 课堂总结 基因工程的基本工具 作为载体的条件 种类: 磷酸二酯键 来源： 主要来源于原核生物 特点： 作用部位： 具有专一性 结果： 形成黏性末端或平末端 连接部位：磷酸二酯键 种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶 作用： 把两条双链DNA片段拼接起来 小结：比较与DNA有关的几种常见酶 项目 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶 底物 DNA分子 DNA分子 脱氧核苷酸 DNA分子 部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 作用特点 切割目的基因及质粒载体，识别特定核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开 将双链DNA片段 “缝合”起来，恢复磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 将DNA两条链之间的氢键打开 作用结果 形成黏性末端或平末端 形成重组 DNA分子 形成新的 DNA分子 形成单链 DNA分子 应用 基因工程 DNA复制 总结： 运载体必备的条件 （1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 （2）有一个至多个限制酶切点 （3）有某些标记基因 能进入受体细胞并在受体细胞内复制并表达； 便于与不同目的基因结合 便于鉴定和筛选 $