3.1重组DNA技术的基本工具第一课时课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章 第一节 重组DNA技术的 基本工具 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。 为了棉花姓中国 普通的棉花不具有抗棉铃虫的特性。苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因（简称Bt基因）可以表达出Bt抗虫蛋白，破坏棉铃虫的消化系统，从而杀死棉铃虫。 普通棉花 苏云金芽孢杆菌 为了棉花姓中国 基因工程的理论基础 几乎所有生物共用一套遗传密码，都遵循中心法则，这为一种生物的基因在其他生物体内正常表达提供可能性。 几乎所有生物的DNA分子都是由4种脱氧核苷酸组成的双螺旋结构，这为不同生物的DNA拼接提供物质基础。 思考：能否将苏云金杆菌的“杀虫基因”导入棉花细胞，使棉花自身产生抗虫蛋白来抵抗棉铃虫呢?提出你的看法，并依据你所学的遗传学知识阐明理由（从DNA的结构和遗传密码的角度分析） 1998年中棉所成功培育出我国第一个国审抗虫杂交棉新品种--中棉所29，使低龄棉铃虫的死亡率超过90%； 2002年成功培育出我国第一个双价转基因抗虫棉新品种--中棉所41，该品种能够缓解棉铃虫抗药性。 我国成为世界第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家！ 为了棉花姓中国 　　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。 什么是基因工程？ 实质：基因重组 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 准确切割DNA分子 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 一、限制性内切核酸酶 ——分子手术刀 限制性内切核酸酶简称限制酶，目前已有数千种限制酶被发现，主要从原核生物体内分离、纯化，许多已经被商业化生产。 一、限制性内切核酸酶 ——分子手术刀 分析下表，总结限制酶的作用特点 作用特点：具有      性，体现在两方面： 识别——双链DNA分子的       核苷酸序列 切割——每一条链中特定部位的    特异 特定 磷酸二酯键 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ G 限制酶 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ A 磷酸二酯键 T G C C G T A A 5' 3' 5' 3' 一、限制性内切核酸酶（限制酶） ——分子手术刀 小组活动 用有碱基序列的纸条模拟相应DNA片段，用剪刀（模拟限制酶）依据限制酶使用说明书（上面的表格）选择合适位点进行剪切，与同学交流展示剪切结果。 作用结果:产生 黏性末端或平末端 小组活动1：模拟限制酶剪切DNA片段 小组活动2：模拟限制酶剪切含有目的基因的DNA分子 用有碱基序列的长纸条代表苏云杆菌DNA，请小组合作运用EcoR1限制酶（识别GAATTC序列，切割G和A之间）从苏云金杆菌的DNA上提取出目的基因。 如何将目的基因导入受体细胞呢？ 小组活动 二、基因进入细胞的载体——分子运输车 【自主学习】阅读课本72页和73页内容，讨论回答问题 问题1：载体种类有哪些？最常用的是什么？ 问题2：质粒的化学本质和特点是什么？ 问题3：载体要与目的基因连接需要具备什么条件？ 问题4：要使携带的目的基因在受体细胞稳定存在，载体需要具备什么条件？ 问题5：我们用肉眼看不见载体是否进入受体细胞，为了便于筛选重组DNA分子，载体需要具备什么条件？ 质粒、噬菌体、动植物病毒等 2.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 二、基因进入受体细胞的载体——分子运输车 1.种类： 大肠杆菌及质粒结构模式图 大肠杆菌及质粒结构模式图 3、作为载体需具备的条件 （1） 供外源DNA插入 （2） 使目的基因稳定存在 （3） 便于筛选重组DNA 二、基因进入受体细胞的载体——分子运输车 有一至多个限制酶切割位点 能自我复制或者整合到受体DNA同步复制 有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因等） 小组活动3：模拟限制酶剪切质粒 取出环形DNA序列（模拟质粒），剪刀（模拟限制酶）。用EcoR1限制酶（识别GAATTC序列，切割G和A之间）切割质粒 小组活动 如何把含目的基因的DNA片段与质粒进行拼接呢？ 互补的黏性末端才能拼 三、DNA连接酶 ——分子缝合针 三、DNA连接酶 ——分子缝合针 功能：都能将双链DNA缝合起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 三、DNA连接酶 ——分子缝合针 类型 来源 功能 E·coliDNA连接酶 大肠杆菌 都能将双链DNA缝合起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 T4DNA连接酶 T4噬菌体 但E·coliDNA连接酶连接平末端的效率比较低 小组活动 小组活动4：模拟构建重组DNA分子 用胶带（模拟DNA连接酶）将含目的基因的DNA片段与质粒进行拼接，构建重组DNA分子 限制酶 DNA连接酶 载体 ①有一个至多个限制酶切割位点； ②有特殊的标记基因； ③能自我复制或能整合到宿主DNA上 质粒、噬菌体衍 、动植物病毒 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 课堂小结 谢谢观看! $