3.1重組DNA技術的基本工具課件高二下學期生物人教版選擇性必修3(1)2

大概念5

基因工程賦予生物新的遺傳特性重要概念5.1

基因工程是一種重組DNA技術次位概念：5.1.1概述基因工程是在遺傳學、微生物學、生物化學和分子生物學等學科基礎上發(fā)展而來的

5.1.2

闡明DNA重組技術的實現(xiàn)需要利用限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種工具目標學習目標通過棉鈴蟲引發(fā)的科技大戰(zhàn)，介紹轉基因抗蟲棉的作用機理，引導學生闡明基因工程的理論基礎。通過模擬制作活動，闡明限制酶、DNA連接酶和載體的作用。探究DNA的物理與化學性質，進行DNA分子的提取與鑒定。情

境

探

究思考：①傳統(tǒng)的雜交育種方法能培育出抗蟲棉(抗棉鈴蟲)嗎？②根據以上資料大膽猜想可以怎樣培育出抗蟲棉(抗棉鈴蟲)。資料1:我國是棉花的生產和消費大國，以新疆棉最為著名。在棉花種植過程中，常常會受到棉鈴蟲的侵襲，這會使棉花大量減產。而大量施用農藥不僅提高了生產成本，還可能造成農產品和環(huán)境的污染。資料2:蘇云金桿菌有一種殺蟲基因/Bt毒蛋白基因，它能通過編碼產生抗蟲蛋白來殺死棉鈴蟲。不能，因為棉花本身不具有“殺蟲基因”?；蚬こ袒蚬こ蹋菏侵赴凑杖藗兊脑竿?，通過

等技術，賦予生物

，創(chuàng)造出更符合人們需要的

。轉基因新的遺傳特性新的生物類型和生物產品從技術操作層面看，由于基因工程是在

水平上進行設計和施工的，因此又叫作

。重組DNA技術DNA分子基因工程基本工具一、準確切割DNA分子的“分子手術刀”

。二、將DNA片段再連接起來的“分子縫合針”

。三、將體外重組好的DNA分子導入受體細胞的“分子運輸車”

。限制性內切核酸酶(限制酶)DNA連接酶功能：①它們能夠識別雙鏈DNA分子的

。

②使每一條鏈中

的

斷開。功能：能夠將兩個

的酶?！咀饔脵C理：恢復被

切開的

】①基因工程中使用的載體有？

質粒：一種

、

、

于

或

之外，并具有

的DNA分子。②上述”體外重組好的DNA分子”是指？載體分子縫合針“分子手術刀”——限制性內切核酸酶關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌DNA中提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與載體“縫合”關鍵步驟三：抗蟲基因導入棉花細胞“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運輸車”——基因進入受體細胞的載體解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？

1.來源：主要從

中分離純化來的，

種。

2.特點:能夠識別

的

,并使每一條鏈中特定部位的

斷開。3.識別序列:

限制酶的識別序列由

個核苷酸組成，少數(shù)4個、8個或其他數(shù)量根據P71內容，回答下列問題：4.限制酶切割產生的末端:

或

。一、限制性內切核酸酶——“分子手術刀”簡稱：原核生物雙鏈DNA分子特定核苷酸序列磷酸二酯鍵大多數(shù)6黏性末端平末端TGCCGTAA5'3'5'3'3.識別序列:限制酶(EcoRⅠ)能識別

序列，并在

和

之間切________

鍵,形成

末端。-GAATTC--CTTAAG-GA黏性磷酸二酯EcoRI5'5'3'3'黏性末端中心軸線SmaI5'5'3'3'平末端限制酶(SmaⅠ)能識別

序列，并在

和

之間切割形成

末端。-CCCGGG--GGGCCC-GC平中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱的SpeⅠ_______HindⅢ_________XbaⅠ_______XhoⅠ______

_2.同種限制酶切割形成的黏性末端相同嗎？不同限制酶切割形成的黏性末端一定不同嗎？3.（拓展2第1問）哪種限制酶切割產生的片段能與SpeⅠ切割產生的片段相連接？為什么？4.（拓展2第2問）不同的限制酶切割可能產生相同的黏性末端

，這在基因工程操作中有什么意義？相同CTAG

CTAGTCGA【練習p75】1.哪幾種限制酶切割可以形成黏性末端？請寫出對應的黏性末端（注意：從5’往3’讀）切割位點的選擇范圍擴大XbaⅠ兩者切割產生了相同的黏性末端（同尾酶）

AGCT不一定P71

旁欄思考題P74

練習與應用

你能根據所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？切割侵入細胞的外源DNA，以保證自身安全。1.想一想，為什么限制酶不切割細菌（原核生物）本身的DNA分子？原核生物DNA不存在該酶的識別序列或識別序列已被修飾對比做題5′-TCCGAATTCTC………Bt…………ATGAATTCCATA---3′3′-AGGCTTAAGAG……基因………TACTTAAGGTAT---5′1.選取哪種限制酶？原因？2.小組合作，商討后確定切割位置；3.嘗試操作，將Bt基因“切割”下來；4.想一想用限制酶把Bt基因切下后，一共產生了幾個末端，斷了幾個磷酸二酯鍵？5′-TCCG3′-AGGCTTAAAATTCCATA---3′GGTAT---5′4個黏性末端4個EcoRI實踐活動：用剪刀模擬限制酶的作用獲取Bt基因

一、限制性內切核酸酶——“分子手術刀”AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAAGCTTAAAAT

TCGGCTTAAAATTCG用DNA連接酶連接兩個片段之間的磷酸二酯鍵作用：二、DNA連接酶——“分子縫合針”將切下的DNA片段拼接成新的DNA分子重組DNA分子種類______________________________________來源大腸桿菌T4噬菌體作用差別只連接____________縫合___________和____________E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶黏性末端黏性末端平末端（效率較低）都能將雙鏈DNA片段“縫合“起來，恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵。2種類:二、DNA連接酶——“分子縫合針”旁欄思考題DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎為什么DNA連接酶AG

T

AC

TA

A

T

DNA母鏈DNA聚合酶DNA聚合酶T……T……A……A……T……A……T……C………G………DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用部位不同點作用對象作用結果 都能催化形成磷酸二酯鍵

形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵DNA連接酶與DNA聚合酶的區(qū)別二、DNA連接酶——“分子縫合針”比較與DNA相關的五種酶名稱作用部位作用結果限制酶磷酸二酯鍵將DNA切成兩個或多個片段DNA連接酶磷酸二酯鍵將兩個DNA片段連接為一個DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯鍵將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端DNA(水解)酶磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸解旋酶堿基對之間的氫鍵將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈1.載體的作用是什么？2.有哪些種類？3.常用的載體是哪種？其有什么特征？4.作為載體應具備什么條件？提示：①載體能與外源基因連接需具備什么條件？②載體要使攜帶的外源基因在受體細胞中穩(wěn)定存在需具備什么條件？③我們用肉眼看不到載體是否進入受體細胞，為了便于篩選重組DNA分子，載體需要具備什么條件？三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”閱讀教材P73，回答下列問題：作為運載工具，將外源基因送入受體細胞質粒、噬菌體和動植物病毒質粒載體應具備的條件：(1)有

，供外源DNA片段（基因）插入其中。一個至多個限制酶切割位點(3)具有特殊的

，

。標記基因(2)能在受體細胞中進行

或

上，隨受體DNA同步復制。自我復制整合到受體DNA如抗生素的抗性基因（氨芐青霉素抗性基因、四環(huán)素抗性基因）便于重組DNA分子的篩選三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”實踐活動：將Bt基因插入質粒中，并連接Bt基因質粒1.質粒用什么限制酶（EcoRI還是SmaI）進行切割,才能使Bt基因插入；2.思考討論確定質粒的切割位置；3.用剪刀模擬限制酶的作用將質粒切開；4.把Bt基因和質粒放在一起就能完成連接，構成重組DNA分子嗎？AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAA三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”實踐活動：將Bt基因插入質粒中，并連接4.把Bt基因和質粒放在一起如何構成重組DNA分子呢？DNA連接酶AATTCTC……Bt……ATG

GAG…基因…TACTTAA三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”實踐活動：將Bt基因插入質粒中，并連接，完成重組質粒的制作將重組質粒導入棉花細胞，表達出相應的性狀。重組質粒轉基因抗蟲棉總結探究.實踐：

DNA的粗提取與鑒定241.DNA

酒精，某些蛋白質

酒精2.DNA在不同濃度的

中的溶解度不同，它能溶于

的NaCl溶液。一、實驗原理3.在

下，DNA遇

試劑會呈現(xiàn)

。不溶于溶于NaCl溶液2mol/L二苯胺藍色一定溫度初步分離DNA和蛋白質溶解DNA鑒定DNADNA、RNA、蛋白質和脂質等在物理和化學性質方面存在差異，可以利用這些差異，選用適當?shù)奈锢砘蚧瘜W方法對它們進行提取。0DNA溶解度NaCl濃度0.14mol/L2mol/L探究.實踐：

DNA的粗提取與鑒定2504（不能選擇哺乳動物成熟的紅細胞，因為哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和線粒體，幾乎不含DNA。）——溶解并提取DNA——析出DNA——溶解DNA——鑒定DNA，要現(xiàn)配現(xiàn)用①研磨液②體積分數(shù)為95%的酒精③2mol/L的NaCl溶液④二苯胺試劑閱讀課本回答系列問題：1.取材

雞血

牛血可以作為實驗材料嗎？2.試劑

下列各種試劑的作用3.步驟

②除雜③析出①研磨④鑒定有

和

兩種除雜方法，處理后分別取

進行接下來的實驗。25加入

可以析出粗提取的DNA。

和

兩種方法收集。