高二生物人教版選修課件：專題DNA重組技術的基本工具

1、高二生物人教版選修課件：專題DNA重組技術的基本工具1預習導學預習導學 挑戰(zhàn)自我，點點落實挑戰(zhàn)自我，點點落實 2 課堂講義課堂講義 重點難點，個個擊破重點難點，個個擊破3 對點練習對點練習 即時訓練，體驗成功即時訓練，體驗成功預習導學預習導學 挑戰(zhàn)自我，點點落實一、基因工程的概念一、基因工程的概念(閱讀閱讀P1)1.對概念的理解基因工程的別名操作環(huán)境生物體外操作對象 操作水平水平目的創(chuàng)造出更符合人們需要的新的DNA重組技術DNA分子生物類型和生物產品基因2.基因工程的理論基礎和技術支持(閱讀P23)理論基礎是遺傳物質的證明DNA雙螺旋結構和 的確立的破譯技術支持基因轉移載體 的發(fā)現(xiàn)多種 和 ，

2、以及 酶(工具酶)的發(fā)現(xiàn)DNA合成和 技術的發(fā)明 的實現(xiàn)、 的成功第一例轉基因動物問世、技術的發(fā)明DNA中心法則遺傳密碼連接酶連接酶逆轉錄測序DNA體外重組重組DNA表達實驗PCR質粒二、二、 限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶“分子手術刀分子手術刀”(閱讀閱讀P45)1.來源：主要來自于 。2.特點(1)識別雙鏈DNA分子的某種 序列。(2)使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的 斷開。3.作用結果(1)黏性末端：在所識別序列的將DNA的兩條鏈分別切開時形成的末端。(2)平末端：在所識別序列的 處切開時形成的末端。原核生物特定核苷酸磷酸二酯鍵中心軸線兩側中心軸線三、三、 DNA連接酶連接酶“分

3、子縫合針分子縫合針”(閱讀閱讀P56)1.種類EcoliDNA連接酶大腸桿菌黏性T4DNA連接酶T4噬菌體平2.作用：將切開的DNA片段“縫合”，恢復被限制酶切開的 ，拼接成新的DNA分子。磷酸二酯鍵四、四、 基因進入受體細胞的載體基因進入受體細胞的載體“分子運輸車分子運輸車”(閱讀閱讀P6)1.種類：質粒、 的衍生物、動植物病毒等。2.常用載體質粒(1)質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有 能力的很小的 分子。(2)質粒DNA分子上有一個至多個 位點，供DNA片段插入其中。噬菌體自我復制雙鏈環(huán)狀DNA限制酶切割外源(3)質粒DNA分子上有特殊的 ，供重組DNA的 。(

4、4)在基因工程操作中，真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上經過 的。標記基因鑒定和選擇人工改造預習診斷預習診斷判斷正誤：(1)限制性核酸內切酶只能用于切割目的基因。()(2)DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。()(3)Ecoli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。()(4)質粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體。()(5)載體的作用是攜帶目的基因導入受體細胞中。()(6)變異一般是不定向的，但基因工程使生物產生新的性狀變異卻是定向的，是按照人們的實際需要進行的有目的的改造。()(7)不同生物的DNA能夠重組是由于基本單位和空間結構相同。 ()一、基因工程

5、的理論基礎一、基因工程的理論基礎課堂講義課堂講義 重點難點，個個擊破1.不同生物DNA分子得以重新拼接的基礎(1)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(2)雙鏈DNA分子的空間結構都是規(guī)則的雙螺旋結構。(3)所有生物DNA堿基對均遵循嚴格的“互補配對”原則，即A總與T配對，G總與C配對如此，方可使具相同末端(黏性末端)的不同DNA分子得以連接在一起。2.外源基因在受體內表達的理論基礎(1)基因是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位，具有相對獨立性。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則所闡述的信息流動方向。(3)生物界共用一套遺傳密碼。思維激活思維激活1.與其他生物變異相比，基因工程所導致的

6、變異有何特點？答案答案變異一般是不定向的，但基因工程使生物產生新的性狀變異卻是定向的，是按照人們的實際需要進行的有目的的改造。2.基因工程的原理是什么？答案答案基因重組。3.將人的胰島素基因導入大腸桿菌體內，通過大腸桿菌能大量生產人胰島素。請分析人胰島素基因能在大腸桿菌體內表達的理論基礎是什么？答案答案生物共用一套遺傳密碼。應用示例應用示例1. 科學家們經過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術基因工程，實施該工程的最終目的是()A.定向提取生物體內的DNA分子B.定向地對DNA分子進行人工“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀問題導析問題導析 (1)基因工程是在體

7、外進行 ，然后導入受體細胞內。(2) 重組基因在受體細胞內表達，產生人類所需的 ，也就 地改造了生物的遺傳性狀。答案答案D基因重組生物類型和產品定向一題多變一題多變 判斷正誤：(1) 基因工程是細胞水平上的生物工程。()(2) 基因工程的產物對人類都是有益的。()(3) 基因工程產生的變異屬于人工誘變。()(4) 基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強。 ()二、基因工程的工具酶二、基因工程的工具酶1.限制酶與DNA連接酶的比較(1)區(qū)別項目作用應用限制酶 使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于基因表達載體的構建(2)兩者的關系可表示為

8、(3)磷酸二酯鍵指的是下圖圓圈中的化學鍵，而限制酶切割或DNA連接酶連接的只能是箭頭所指處的化學鍵，因為圈中另一個化學鍵屬于一個核苷酸的內部結構。連接酶與DNA聚合酶的比較項目DNA連接酶DNA聚合酶相同點催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點模板不需要模板需要DNA的一條鏈為模板作用對象游離的DNA片段單個的脫氧核苷酸作用結果 形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復制思維激活思維激活1.限制酶與DNA連接酶的化學本質和基本組成單位分別是什么？答案答案化學本質均是蛋白質；基本組成單位均是氨基酸。2.氫鍵的斷裂與重新形成與限制酶和DNA連接酶是否有關？答案答案氫鍵是分子間

9、作用力，其斷裂與重新形成均與限制酶和DNA連接酶無關。3.限制性核酸內切酶的作用特點體現(xiàn)了酶的哪種特性？答案答案限制性核酸內切酶只能識別特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，這說明了酶具有專一性。4.不同限制酶切割形成的黏性末端能發(fā)生黏合嗎？借助于什么方式來完成黏合？答案答案能。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補，通過堿基相互配對形成氫鍵的方式來完成黏合。5.在下圖中標出限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。答案答案如圖所示限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶作用于a處化學鍵，而解旋酶作用于b處化學鍵。應用示例應用示例2.如下圖，兩個核酸片段在適宜條件下，經X酶的

10、催化作用，發(fā)生下列變化，則X酶是()連接酶聚合酶聚合酶 D.限制酶問題導析問題導析 (1) 可以連接兩個DNA片段之間的磷酸二酯鍵。(2) 可以催化單個游離的核糖核苷酸形成RNA。(3) 可以催化單個游離的脫氧核糖核苷酸形成DNA。(4) 可以將DNA分子從特定的位點進行切割。答案答案ADNA連接酶RNA聚合酶DNA聚合酶限制酶一題多變一題多變 判斷正誤：(1) DNA連接酶催化相同黏性末端的DNA片段之間的連接。()(2) DNA連接酶催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成。()(3) DNA連接酶催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷酸二酯鍵的形成。()(4) 限制酶切割后不一定形成黏性

11、末端。()(5) 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端。()(6)不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同。()(7)DNA連接酶無識別的特異性，DNA連接酶對于黏性末端或平末端都能催化其“縫合”，重新形成DNA分子。()(8)下列所示的黏性末端是由3種限制性核酸內切酶作用產生的。()三、基因進入受體細胞的載體三、基因進入受體細胞的載體“分子運輸車分子運輸車”1.載體的作用(1)用它作為運載工具，將目的基因送入受體細胞中去。(2)利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。2.作為載體的必備條件(1)有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入。(2)具備自我復制能力，且能在受

12、體細胞中復制并穩(wěn)定保存。(3)帶有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(4)必須是安全的，不會對受體細胞有害。3.載體的種類(1)細菌質粒，它是細菌擬核DNA以外的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子，有的細菌只有一個，有的細菌有多個。(2)噬菌體的衍生物和某些動植物病毒的DNA。一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需求，對某些天然的載體進行人工改造。思維激活思維激活1.基因工程的載體和主動運輸?shù)妮d體有哪些區(qū)別？答案答案(1)主動運輸中載體的化學本質是蛋白質，其作用是運輸離子、氨基酸、核苷酸等物質進出細胞。(2)基因工程中的載體的化學本質是DNA，其作用是攜帶目的基因進入受

13、體細胞。2. 霍亂弧菌中也含有質粒，能否用來作為載體？答案答案不能。因為，我們選擇的載體應該對受體細胞無害。應用示例應用示例3.質粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細菌體內。某細菌質粒上有標記基因如右圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉入成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上的生長情況也不同，如圖所示是外源基因插入位置(插入點有a、b、c)，請根據(jù)表中提供的細菌生長情況，推測三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是() 細菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上的生長狀況細菌在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上的生長狀況能生長能生長能生長不能生長不能生長能生長A.是c；是b；是aB.是a和

14、b；是a；是bC.是a和b；是b；是aD.是c；是a；是b問題導析問題導析 (1)細菌能在含 和 的培養(yǎng)基上生長，說明 基因沒有被破壞，所以插入點是 。(2)對細菌來說，能在含 的培養(yǎng)基上生長，而不能在含的培養(yǎng)基上生長，說明其 基因正常而 基因被破壞，插入點為 。氨芐青霉素四環(huán)素抗氨芐青霉素基因和抗四環(huán)素c氨芐青霉素四環(huán)素抗四環(huán)素抗氨芐青霉素b(3)細菌不能在含 的培養(yǎng)基上生長，說明其 基因被插入而破壞，故插入點為 。答案答案A氨芐青霉素抗氨芐青霉素a一題多變一題多變 判斷正誤：(1)為供外源DNA插入質粒，質粒DNA分子上有一個至多個限制酶切割位點。()(2)質粒上的特殊標記基因可以供外源D

15、NA片段插入質粒。()(3)被用做載體的一般都是天然質粒。()(4)細菌核區(qū)的DNA也常被用做載體。()課堂課堂小結小結限制性核酸內切酶原核雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端DNA連接酶磷酸二酯鍵載體質粒噬菌體的衍生物動植物病毒能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存一個供外源DNA片段插入具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇對點練習對點練習 1 2 3 41.下列有關基因工程誕生的說法，不正確的是()A.基因工程是在生物化學、分子生物學和微生物學等學科的基礎上發(fā)展起來的B.工具酶和載體的發(fā)現(xiàn)使基因工程的實施成為可能C.遺傳密碼的破譯為基因的分離和合成提供了理論依據(jù)D.基因工程必須在同物

16、種間進行解析解析基因工程可在不同物種間進行，它可打破生殖隔離的界限，定向改造生物的遺傳性狀。答案答案D1 2 3 42.下列關于限制酶和DNA連接酶的說法中，正確的是()A.其化學本質都是蛋白質連接酶可恢復DNA分子中的氫鍵C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA連接酶D.限制酶切割后一定能產生黏性末端解析解析限制酶和DNA連接酶的化學本質都是蛋白質。A1 2 3 43.結合圖，判斷下列有關基因工程的工具酶功能的敘述，不正確的是()1 2 3 4A.切斷a處的酶為限制性核酸內切酶B.連接a處的酶為DNA連接酶C.切斷b處的酶為解旋酶D.切斷b處的為限制性核酸內切酶解析解析切斷a處磷酸二酯鍵的酶是限制性核酸內切酶，連接a處磷酸二酯鍵的酶為DNA連接酶；切斷b處氫鍵的酶為解旋酶，b處氫鍵的形成不需要酶。答案答案D1 2