（创新设计）2015-2016学年高中生物 专题一 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具课件 新人教版选修3PPT课件.ppt

1、1.1DNA重组技术的基本工具目标导航1.结合课本插图，记住DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.结合图15，识记基因工程中，作为载体需要具备的条件。1预习导学 挑战自我，点点落实 2 课堂讲义 重点难点，个个击破3 对点练习 即时训练，体验成功预习导学 挑战自我，点点落实一、基因工程的概念(阅读P1)1.对概念的理解基因工程的别名操作环境生物体外操作对象 操作水平水平目的创造出更符合人们需要的新的DNA重组技术DNA分子生物类型和生物产品基因2.基因工程的理论基础和技术支持(阅读P23)理论基础是遗传物质的证明DNA双螺旋结构和 的确立的破译技术支持基因转移载体 的发现多种 和 ，以及

2、酶(工具酶)的发现DNA合成和 技术的发明 的实现、 的成功第一例转基因动物问世、技术的发明DNA中心法则遗传密码连接酶连接酶逆转录测序DNA体外重组重组DNA表达实验PCR质粒二、 限制性核酸内切酶“分子手术刀”(阅读P45)1.来源：主要来自于 。2.特点(1)识别双链DNA分子的某种 序列。(2)使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开。3.作用结果(1)黏性末端：在所识别序列的将DNA的两条链分别切开时形成的末端。(2)平末端：在所识别序列的 处切开时形成的末端。原核生物特定核苷酸磷酸二酯键中心轴线两侧中心轴线四、 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”(阅读P6)1.种类：质粒、

3、的衍生物、动植物病毒等。2.常用载体质粒(1)质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有 能力的很小的 分子。(2)质粒DNA分子上有一个至多个 位点，供DNA片段插入其中。噬菌体自我复制双链环状DNA限制酶切割外源(3)质粒DNA分子上有特殊的 ，供重组DNA的 。(4)在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上经过 的。标记基因鉴定和选择人工改造预习诊断判断正误：(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因。()(2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()(3)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()(4)质粒是小型环状

4、DNA分子，是基因工程常用的载体。()(5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中。()(6)变异一般是不定向的，但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需要进行的有目的的改造。()(7)不同生物的DNA能够重组是由于基本单位和空间结构相同。 ()一、基因工程的理论基础课堂讲义 重点难点，个个击破1.不同生物DNA分子得以重新拼接的基础(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。(3)所有生物DNA碱基对均遵循严格的“互补配对”原则，即A总与T配对，G总与C配对如此，方可使具相同末端(黏性末端)的不同DNA分子得以连接在

5、一起。2.外源基因在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，具有相对独立性。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向。(3)生物界共用一套遗传密码。思维激活1.与其他生物变异相比，基因工程所导致的变异有何特点？答案变异一般是不定向的，但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需要进行的有目的的改造。2.基因工程的原理是什么？答案基因重组。3.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么？答案生物共用一套遗传密码。应用示例1. 科学家们经过多年的努力，创立了

6、一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是()A.定向提取生物体内的DNA分子B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状问题导析 (1)基因工程是在体外进行 ，然后导入受体细胞内。(2) 重组基因在受体细胞内表达，产生人类所需的 ，也就 地改造了生物的遗传性状。答案D基因重组生物类型和产品定向一题多变 判断正误：(1) 基因工程是细胞水平上的生物工程。()(2) 基因工程的产物对人类都是有益的。()(3) 基因工程产生的变异属于人工诱变。()(4) 基因工程育种的优点之一是目的性强。 ()二、基因工程的工具酶1.限制酶与DNA连接

7、酶的比较(1)区别项目作用应用限制酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于基因表达载体的构建(2)两者的关系可表示为(3)磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键，而限制酶切割或DNA连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不同点模板不需要模板需要DNA的一条链为模板作用对象游离的DNA片段单个的脱氧核苷酸作用结果 形成完整的DNA分子形成DNA的一条链用途基因工程DNA复制思维激活1.

8、限制酶与DNA连接酶的化学本质和基本组成单位分别是什么？答案化学本质均是蛋白质；基本组成单位均是氨基酸。2.氢键的断裂与重新形成与限制酶和DNA连接酶是否有关？答案氢键是分子间作用力，其断裂与重新形成均与限制酶和DNA连接酶无关。3.限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶的哪种特性？答案限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，这说明了酶具有专一性。4.不同限制酶切割形成的黏性末端能发生黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？答案能。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的方式来完成黏合。5.在下图中标出限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶

9、的作用部位。答案如图所示限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用于a处化学键，而解旋酶作用于b处化学键。应用示例2.如下图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下列变化，则X酶是()A.DNA连接酶 B.RNA聚合酶C.DNA聚合酶 D.限制酶问题导析 (1) 可以连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键。(2) 可以催化单个游离的核糖核苷酸形成RNA。(3) 可以催化单个游离的脱氧核糖核苷酸形成DNA。(4) 可以将DNA分子从特定的位点进行切割。答案ADNA连接酶RNA聚合酶DNA聚合酶限制酶一题多变 判断正误：(1) DNA连接酶催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接。()(2) D

10、NA连接酶催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成。()(3) DNA连接酶催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成。()(4) 限制酶切割后不一定形成黏性末端。()(5) 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端。()(6)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同。()(7)DNA连接酶无识别的特异性，DNA连接酶对于黏性末端或平末端都能催化其“缝合”，重新形成DNA分子。()(8)下列所示的黏性末端是由3种限制性核酸内切酶作用产生的。()三、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”1.载体的作用(1)用它作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中去。(2)利用它在受体细胞内对

11、目的基因进行大量复制。2.作为载体的必备条件(1)有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。(2)具备自我复制能力，且能在受体细胞中复制并稳定保存。(3)带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(4)必须是安全的，不会对受体细胞有害。3.载体的种类(1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA分子，有的细菌只有一个，有的细菌有多个。(2)噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。思维激活1.基因工程的载体和主动运输的载体有哪些区别？答案(1)主动运输中载体的化学本质是蛋白

12、质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等物质进出细胞。(2)基因工程中的载体的化学本质是DNA，其作用是携带目的基因进入受体细胞。2. 霍乱弧菌中也含有质粒，能否用来作为载体？答案不能。因为，我们选择的载体应该对受体细胞无害。应用示例3.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是() 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长

13、状况细菌在含四环素的培养基上的生长状况能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长A.是c；是b；是aB.是a和b；是a；是bC.是a和b；是b；是aD.是c；是a；是b问题导析 (1)细菌能在含 和 的培养基上生长，说明 基因没有被破坏，所以插入点是 。(2)对细菌来说，能在含 的培养基上生长，而不能在含的培养基上生长，说明其 基因正常而 基因被破坏，插入点为 。氨苄青霉素四环素抗氨苄青霉素基因和抗四环素c氨苄青霉素四环素抗四环素抗氨苄青霉素b(3)细菌不能在含 的培养基上生长，说明其 基因被插入而破坏，故插入点为 。答案A氨苄青霉素抗氨苄青霉素a一题多变 判断正误：(1)为供外源DNA插入质粒

14、，质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点。()(2)质粒上的特殊标记基因可以供外源DNA片段插入质粒。()(3)被用做载体的一般都是天然质粒。()(4)细菌核区的DNA也常被用做载体。()课堂小结限制性核酸内切酶原核双链DNA分子中特定的核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端DNA连接酶磷酸二酯键载体质粒噬菌体的衍生物动植物病毒能在受体细胞中复制并稳定保存一个供外源DNA片段插入具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择对点练习 1 2 3 41.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能

15、C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行解析基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。答案D1 2 3 42.下列关于限制酶和DNA连接酶的说法中，正确的是()A.其化学本质都是蛋白质B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D.限制酶切割后一定能产生黏性末端解析限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质。A1 2 3 43.结合图，判断下列有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是()1 2 3 4A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的

16、酶为解旋酶D.切断b处的为限制性核酸内切酶解析切断a处磷酸二酯键的酶是限制性核酸内切酶，连接a处磷酸二酯键的酶为DNA连接酶；切断b处氢键的酶为解旋酶，b处氢键的形成不需要酶。答案D1 2 3 41 2 3 44.如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。1 2 3 4(2)若质粒DNA分子的切割末端为ATGCGC，则与之连接的目的基因切割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。1 2 3 4(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌环状RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色解析质粒是基因工程中最常用的载体，是一种祼露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自我复制，具有标记基因便于重组DNA的鉴定和选择。答案(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2) CGCGTADNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C1 2 3 4