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

该高中生物学课件聚焦重组DNA技术的基本工具，通过番木瓜抗病毒情境导入，联系肺炎链球菌实验启示，从基因工程概念、理论基础到限制酶、DNA连接酶及载体的特性，构建递进式学习支架。 其亮点在于以真实问题驱动探究实践，通过限制酶末端类型对比、DNA连接酶与聚合酶异同分析培养科学思维，结合载体条件及标记基因筛选原理强化生命观念。学生能深化知识理解与思维能力，教师可提升教学针对性与效率。

第3章　基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 人教版高中生物 选择性必修3 番木瓜容易受到番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被 这种病毒感染后，产量会大大下降。华南农业大学的科学家发现了一种基因对该环斑病毒具有抗性。 若你是科学家，肺炎链球菌的实验对 你会有什么启示？ 2 1.基因工程的概念 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 2.原理： 3.操作对象： 4.操作水平： 5.结果： 6.意义： 基因工程 一边阅读，一边完成学案上的表格 分析基因工程的理论基础 1. 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 2. 为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ (1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 (1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。 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？ 1.1 限制性内切核酸酶（限制酶）——“分子手术刀” 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。 磷酸二酯键 1 来源： 2 作用： 1.1 限制性内切核酸酶（限制酶）——“分子手术刀” EcoR I 识别序列为 GAATTC 切割部位为 GA之间 Sma I 识别序列为 CCCGGG 切割部位为 C与G之间 5' 5' 3' 3' 5' 5' 3' 3' 黏性末端 平末端 产生黏性末端或平末端 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。 当限制酶在它识别序列的中轴线处将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是平末端。 3 结果： EcoRⅠ SamⅠ 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成； 也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 特点1：都可以找到一条中（心）轴线； 特点2：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。 正向读与另一条链反向读的碱基顺序完全一致 核心归纳 一边阅读，一边完成学案上的表格 1.推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 细菌 细菌 细菌 限制酶 限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。 2.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 一边阅读，一边完成学案上的表格 2.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。 1.2 DNA连接酶——“分子缝合针” 将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 1 作用： 1.2 DNA连接酶——“分子缝合针” 种类 ___________________ ___________________ 来源 特点 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 2 种类: 大肠杆菌 T4噬菌体 这两类酶都能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，但E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶 一边阅读，一边完成学案上的表格 项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 作用对象 作用结果 模板 DNA片段 将两个DNA 片段连接成 重组DNA分子 将单个的脱氧核 苷酸连接到DNA 单链末端 单个的脱氧核苷酸 不需要 需要 DNA连接酶与DNA聚合酶的异同 不同点 相同点： 都能连接磷酸二酯键 1.3. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 将外源基因送入受体细胞。 质粒 动植物病毒 噬菌体 拟核DNA 质粒 大肠杆菌细胞 目的基因插入位点 复制原点 氨苄青霉素抗性基因 大肠杆菌及质粒结构模式图 裸露、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA外，具有自我复制能力的环状双链DNA。 1 作用： 2 种类: 1.3. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （1）稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上 （2）有一个至多个限制酶切割位点点 （3）具有特殊的标记基因 （4）对受体细胞无害、易分离 能使目的基因稳定存在且数量可扩增 供外源DNA片段（基因）插入其中 便于重组DNA分子的筛选 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤 拟核DNA 质粒 大肠杆菌细胞 目的基因插入位点 复制原点 氨苄青霉素抗性基因 大肠杆菌及质粒结构模式图 3 载体需具备的条件: 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： 核心归纳 根据标记基因的作用，有同学认为在含有某种抗生素的培养基中筛选存活的受体细胞不一定是导入目的基因的受体细胞，这种说法是否合理？请解释。 合理，因为仅导入载体的和导入插入了目的基因的载体的受体细胞均能在该培养基中存活。 小 结 $