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

第1节 重组DNA技术的基本工具 【本节聚焦】 1.重组DNA技术所需的三种基本工具是什么？它们的作用分别是什么？ 2.基因工程载体需要具备什么条件？ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 看到这张图片你能想到什么可以改善我们生活的愿望吗？ 路灯：能发光 树：不能发光 如果能得到这种晚上自己能发光的树该多好啊！ 树：不能发光 萤火虫：能发光 愿望 发光树 愿望 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，因此又叫作重组DNA技术。 基因工程 必修二第三章第四节 2008年，三位科学家共同获得了诺贝尔化学奖。 不同生物间DNA分子可以互相转移并且基因的表达共用一套遗传密码 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来，并在另一种生物细胞内表达呢？ 小鼠细胞 普通小鼠 (无荧光特征) (绿色荧光蛋白基因) 转基因小鼠 (有绿色荧光特征) 绿色荧光蛋白基因 提取 水母 (有绿色荧光特征) 如何得到绿色荧光小鼠？ 活动1：2人一组设计实验？1min，说出大致思路 怎么把绿色荧光蛋白基因从水母中切取出来并把它转运到小鼠体内进行表达呢？ 需要用到专门的“分子工具” 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”（简称限制酶） 来源 种类 作用 作用结果 阅读课本P71的相关内容，填写下表 自主学习 主要从原核生物中分离出来 数千种 1. 识别：双链DNA分子的特定核苷酸序列 2. 切割：使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开 可形成黏性末端或平末端 狭义切断哪个部位？ 磷酸二酯键 磷酸和两个五碳糖的羟基（3'—OH， 5′—OH）发生酯化反应形成的化学基团 A A T T C G G C T T A A G C T T A A G 5‘ 3‘ 3‘ 5‘ A A T T C 中轴线 黏性末端 识别序列 5’-G-A-A-T-T-C- 3’ 切割位点 G-A EcoRⅠ 中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端； 中轴线 5‘ 3‘ 3‘ 5‘ C C C G G G C C C G G G C C C G G G G G G C C C 识别序列 5’-C-C-C-G-G-G- 3’ 切割位点 C-G 平末端 SmaⅠ (在G与C之间切割) 当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。 限制酶 识别序列是多少个核苷酸？ 大多数限制酶的识别序列为6个核苷酸，少数限制酶4、8个或其他数量。 限制酶沿着中轴线都呈现了“首位呼应、相互互补”，我们可以把它称之为回文序列 特点 12 5’—TCCTAG 3’—AGGATCTTAA AATTCCATAC—3’ GGTATG—5’ 剪刀切割 活动2：使用EcoRⅠ切割绿色荧光蛋白基因 2min 识别序列 5’-G-A-A-T-T-C- 3’ 切割位点 EcoRⅠ G-A 2人一组，橙色纸条含绿色荧光蛋白基因 眼睛：寻找识别序列； 剪刀：限制酶 5’—TCCTAGAATTCTCGG TATGAATTCCATAC—3’ 3’—AGGATCTTAAGAGCC ATACTTAAGGTATG—5’ 绿色荧光蛋白基因 G CTTAA AATTC G 绿色荧光蛋白基因 转基因小鼠 绿色荧光蛋白 水母 体外 导入 可否将外源基因直接导入受体细胞？ 转基因小鼠 绿色荧光蛋白 水母 体外 导入 “分子运输车” 如何将他们连接起来呢？ G C G C A T T A A T T A 绿色荧光蛋白基因 ··· ··· ··· ··· 、 DNA连接酶orDNA聚合酶？ 连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键 都是催化磷酸二酯键形成的酶。 DNA聚合酶：将单个脱氧核苷酸依次连接，需要模板 DNA连接酶 连接两个DNA片段连接，不需要模板 同种限制酶进行切割 1. 作用： 2. 种类： 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 。 二、DNA连接酶——“分子缝合针” 阅读课本P72第一段的相关内容，填写下表 类型 来源 作用 区别 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷酸二酯键 T4 噬菌体 (1)都可连接具有互补黏性末端的DNA片段 (2) E.coliDNA连接酶连接平末端的效率要远远低于T4DNA连接酶 “分子运输车” 和目的基因通过DNA连接酶连接在一起，让目的基因稳定存在 “分子运输车”需要有什么特点才能将目的基因送入受体细胞并表达呢？ 将外源基因送入受体细胞 以常见“分子运输车”质粒为例 自主阅读课本P72第二段相关内容 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.常用的载体之一 质粒 裸露（不结合蛋白质）的、结构简单、独立于真核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。 大肠杆菌细胞 拟核DNA 质粒 ①什么是质粒 ②质粒作为载体需要具备的条件？ 目的基因插入位点 复制原点 氨苄青霉素抗性基因 质粒 ②质粒作为载体需要具备的条件 条件 原因 供外源DNA(基因)插入其中 使目的基因在受体细胞中稳定存在且数量可扩增 便于重组DNA的筛选 稳定、无毒害作用 有一个至多个 限制酶切割位点 能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 具有特殊的标记基因 真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行人工改造的。 质粒 噬菌体 动植物病毒 2. 载体的种类 基因工程载体 ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG 3 ＇ — 5 ＇ — 3 ＇ — 5 ＇ — GCCGTATG—5’ AATTCGGCATAC—3’ 5’—ATAGCATGCTATCCATG 3’—TATCGTACGATAGGTACTTAA 剪刀切割 活动3：动手构建绿色荧光蛋白基因表达载体，3min 2人一组，蓝色纸条代表质粒 眼睛：寻找识别序列； 剪刀：限制酶 AATTC G G CTTAA GCCGTATG—5’ AATTCGGCATAC—3’ 5’—ATAGCATGCTATCCATG 3’—TATCGTACGATAGGTACTTAA GCCGTATG—5’ AATTCGGCATAC—3’ AATTC G 5’—ATAGCATGCTATCCATG 3’—TATCGTACGATAGGTACTTAA 胶带（DNA连接酶）连接 绿色荧光蛋白基因 G CTTAA 绿色荧光蛋白基因 如何筛选出被导入了载体的受体细胞？ 标记基因的筛选原理 导入载体的细胞： 未导入载体的细胞： 载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因。 没有抵抗该抗生素的能力。 获得抗性基因并在细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性 总结：DNA重组技术的基本工具(三种“分子工具”) 工具酶 准确切割DNA分子的”分子手术刀” 将DNA片段再连接起来的”分子缝合针” 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的 ”分子运输车” 载体 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 运载体 练一练 (1)基因工程可以实现遗传物质在不同物种间的转移，人们可以定向选育新品种(　　) (2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列(　　) (3)DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来(　　) (4)限制酶和解旋酶的作用部位相同(　　) (5)载体(如质粒)和细胞膜上的载体蛋白的成分相同(　　) (6)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体(　　) √ × × × × × (7) DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是（ ） A.能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键 B.能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键 C.能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键 D.只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端 (8)在重组DNA技术中,将外源基因送入受体细胞的载体可以是（ ） A.大肠杆菌的质粒 B.切割DNA分子的酶 C.DNA片段的黏性末端 D.用来识别特定基因的DNA探针 C A 28 我们不再是进化的被动观察者，而成为了它的建筑师。 谢谢！ $