2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三3-1重組DNA技術(shù)的基本工具課件（18張）

3.1重組DNA技術(shù)的基本工具學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述基因工程是在微生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。2.結(jié)合課本插圖,掌握限制酶及DNA連接酶的作用。識記重組DNA技術(shù)中,載體需要具備的條件。3.模擬制作重組DNA模型。4.實(shí)驗(yàn)探究DNA的粗提取與鑒定。

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵害。當(dāng)番木瓜受到這種病毒感染后，產(chǎn)量會(huì)大大下降?？茖W(xué)家通過精心設(shè)計(jì)用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。

DNA雙螺旋的直徑只有2nm,對如此微小的分子進(jìn)行操作，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，更需要專門的“分子工具”。那么，科學(xué)家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？非轉(zhuǎn)基因番木瓜轉(zhuǎn)基因番木瓜問題探討一、基因工程發(fā)展歷程1944年艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，不僅證明了遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物個(gè)體間轉(zhuǎn)移。1961年尼倫伯格和馬太破譯了第一個(gè)編碼氨基酸的密碼子。截至1966年，64個(gè)密碼子均被破譯成功。1970年科學(xué)家在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）1972年，伯格首先在體外進(jìn)行了DNA的改造，成功構(gòu)建了第一個(gè)體外重組DNA分子。1982年，第一個(gè)基因工程藥物-重組人胰島素被批準(zhǔn)上市?；蚬こ趟幬锍蔀槭澜绺鲊芯亢屯顿Y開發(fā)的熱點(diǎn)。1953年沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型并提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說。1967年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌擬核DNA之外的質(zhì)粒有自我復(fù)制能力，并可以在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移。20世紀(jì)70年代初，多種限制酶、DNA連接酶和逆轉(zhuǎn)錄酶被相繼發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創(chuàng)造了條件。1973年，科學(xué)家證明了質(zhì)?？梢宰鳛榛蚬こ痰妮d體，構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入受體細(xì)胞，使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)了物種間的基因交流。至此，基因工程正式問世。1985年，穆里斯等人發(fā)明PCR,為獲取目的基因提供了有效手段。二、基因工程概念按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做重組DNA技術(shù)。2.原理：基因重組3.操作水平：DNA分子水平4.結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的生物類型和生物產(chǎn)品1.概念：理解鞏固基因工程是一種新興的生物技術(shù),實(shí)施該工程的最終目的是(

)A.定向提取生物體的DNA分子B.定向?qū)NA分子進(jìn)行人工“剪切”C.在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造D.定向改造生物的遺傳性狀D

③來源：

主要從原核生物中分離純化來的①作用:磷酸二酯鍵④結(jié)果：形成黏性末端能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。三、基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切核酸酶②作用部位：平末端G

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G用同種限制酶切割(EcoRⅠ)把兩種來源不同的DNA進(jìn)行重組，應(yīng)該怎樣處理？理解鞏固①作用：②種類：⑴E·coliDNA連接酶⑵T4DNA連接酶將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。2.分子縫合針---DNA連接酶G

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G類型來源E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差別限制酶和DNA連接酶是基因工程的工具酶，以下說法正確的是

(

)A．DNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵B．限制酶只能切割雙鏈DNA片段，不能切割煙草花葉病毒的核酸C．E.coliDNA連接酶既能連接黏性末端，也能連接平末端D．限制酶主要從原核生物中分離純化而來，所以也能剪切自身的DNAB理解鞏固DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對象作用結(jié)果用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要DNA的一條鏈作模板形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵理解鞏固DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？質(zhì)粒將外源基因送入受體細(xì)胞。①作用：動(dòng)植物病毒λ噬菌體的衍生物②種類：質(zhì)粒3.分子運(yùn)輸車---運(yùn)載體③運(yùn)載體需具備的條件:a.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存b.有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)c.有某些標(biāo)記基因d.對受體細(xì)胞無害、易分離能進(jìn)入受體細(xì)胞并在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)便于與不同目的基因結(jié)合便于鑒定和篩選HindIII和EcoRI下列操作中選用哪種限制酶切割來構(gòu)建重組質(zhì)粒？理解鞏固1、選目的基因兩端和運(yùn)載體都有的酶切位點(diǎn)；2、所選酶切位點(diǎn)不能破壞目的基因以及標(biāo)記基因。規(guī)律：---選擇酶切位點(diǎn)的原則：探究-實(shí)踐DNA的粗提取與鑒定1.基礎(chǔ)知識利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)上的差異，提取DNA，去除其他成分。提取DNA分子的基本思路2.原理粗提?。孩貲NA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)溶于酒精。②DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，可溶于2mol/LNaCl溶液。③DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性鑒定：一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色00.14NaCI濃度（mol/L）DNA溶解度3.實(shí)驗(yàn)材料選用DNA含量相對較高的生物組織新鮮洋蔥（也可選用香蕉、菠菜、菜花和豬肝等，提取DNA的方法可能稍有不同）4.步驟稱取約30g洋蔥切碎，放入研缽中，倒入10mL研磨液，充分研磨。①

研磨洋蔥②過濾獲取含DNA的上清液研磨洋蔥在漏斗中墊上紗布，將洋蔥研磨液過濾到燒杯中，在4℃冰箱中放置幾分鐘后，再取上清液。也可直接將研磨液倒入塑料離心管中，1500r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min，再取上清液放入燒杯中。④DNA的鑒定1號試管2號試管加入2mol/LNaCl溶液5mL5mL絲狀物(DNA)不加加入用玻璃棒攪拌無絲狀物溶解加入二苯胺試劑4mL4mL沸水浴5min5min觀察現(xiàn)象不變藍(lán)變藍(lán)鑒定結(jié)果③冷卻酒精析出DNA在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的酒精溶液(體積分?jǐn)?shù)為95%)，靜置2~3min，溶液中出現(xiàn)的白色絲狀物就是粗提取的DNA。下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定的敘述，錯(cuò)誤的是()A.DNA析出過程中，攪拌操作要輕柔以防DNA斷裂B.預(yù)冷的乙醇溶液可用來粗提取DNAC.用二苯胺試劑鑒定DNA需要進(jìn)行水浴加熱D.鑒定DNA時(shí)，應(yīng)將絲狀物直接加入到二苯胺試劑中進(jìn)行沸水浴理解鞏固D限制酶DNA連接酶載體①對受體細(xì)胞無害；②有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)；③有特殊的標(biāo)記基因；④能自我復(fù)制或能整合到宿