资源简介

(共41张PPT)
基因工程的产物
专题1 基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具
202X
1．知识目标：
简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：模拟制作重组DNA模型。
3．情感、态度与价值观目标：关注基因工程的发展。
【重点难点】
1．重点： DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．难点：基因工程载体需要具备的条件。
小组合作探究8-10分钟
1、订正自主学习答案。
2、讨论完成合作与探究的问题。
3、利用道具盒里的工具，剪一剪、粘一粘，体验DNA重组技术中基本工具的作用。
目 标 定 位
设想一
能否培养出具有抗虫
性状的抗虫棉呢？
胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。
而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。
设想二
能否让微生物产生出人的
胰岛素等珍贵药物？
这些定向改造基因
的设想能实现吗？
经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术
——基因工程
合作探究与展示交流一
基因工程的概念
基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。
基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程
实质
结果
基因拼接技术或DNA重组技术
生物体外
基因
DNA分子水平
人类需要的基因产物
剪切
→ 拼接
→ 导入
→ 表达
基因重组
基因工程的概念
1、基因工程培育抗虫棉的简要过程：
提取
棉花细胞(含抗虫基因)
苏云金芽孢杆菌
抗虫基因
与运载体DNA拼接
导入
普通棉花(无抗虫特性)
棉花植株(有抗虫特性)
2、解决培育抗虫棉需要哪些关键步骤？
3、培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？
合作探究与展示交流二 回忆思考
解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？
“分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶
关键步骤一：
抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来
关键步骤二：
抗虫基因与棉花DNA“缝合”
关键步骤三：
抗虫基因进入棉花细胞
“分子缝合针”—— DNA连接酶
“分子运输车”—— 运载体
1、从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？
限制酶切割外源DNA,使之失效，
从而达到保护自身的目的！
合作探究与展示交流二（一）
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
主要是原核生物
来源：
识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
约4000种。
2、种类：
作用：
结果：
形成两种末端
黏性末端
平末端
作用特点：具有专一性
3、限制酶是如何切割DNA分子的？
A
T
G
G
C
A
T
C
T
T
C
G
A
A
大多数限制酶的识别序
列由6个核苷酸组成，例
如，EcoRΙ、SmaΙ；也有
少数由4、5或8个核苷酸
组成。
限制酶切割磷酸二酯键
让学生指出切割部位
大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端。
SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。
A
T
G
C
A
T
G
C
限制酶切割磷酸二酯键
限制性内切酶作用过程
　
EcoRⅠ
黏性末端　　　　
黏性末端
中心轴线两侧切开
限制性内切酶作用过程
什么叫黏性末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
SmaⅠ
平末端　　　平末端
中心轴线处切开
什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
5、限制酶所识别的序列有什么特点？
碱基互补、反向对称重复排列。中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
4、以RcoR I Sma I为例，展示形成的末端？
基因的针线：DNA连接酶
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割
二、“分子缝合针”——DNA连接酶
种类：
作用：
两类
（大肠杆菌）E·coli DNA连接酶
（T4噬菌体）T4 DNA连接酶
把两条DNA末端之间的
缝隙“缝合”起来。
即在磷酸基与脱氧核糖
之间形成磷酸二酯键
合作探究与展示交流二（二）
1、DNA连接酶是怎么分类的？作用结果？
限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否一样呢？
E.coliDNA连接酶：连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末
端，但连接后者时效率比较低
作用结果：
E·coli DNA连接酶　　　　　　　　或T4DNA连接酶
即恢复被限制酶切开的两个
核苷酸之间的磷酸二酯键
　
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低
DNA聚合酶和DNA连接酶的比较
比较项目 DNA聚合酶 DNA连接酶
不 同 点 形成磷酸二酯键的方式 只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的末端，形成磷酸二酯键 是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
是否需要模板 以一条DNA链为模板 是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板
连接DNA链 单链 双链
相 同 点 ①它们的化学本质都是蛋白质 ②两者均属于酶，具有酶的基本属性和特点 ③两者都能形成磷酸二酯键 2、思考：
学生展示DNA聚合酶的作用。
三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体
　1、用什么方法把外源基因送入细胞？
能将外源基因送入受体细胞的工具就是载体
2、基因工程的载体来源：
质粒、 λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
合作探究与展示交流二（三）
3、运载体需要的条件：
　⑴有一至多个限制酶切点，供外源DNA插入其中；
　⑵对受体细胞无害；
　⑶能在受体细胞中复制、表达；
　⑷有某些标记基因，便于筛选。
　⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？
⑴作为分子运输车—载体，如果没有切割位点将会怎样？
　⑵霍乱菌的质粒有多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？
　⑷目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？
作为载体的必要条件
1.能自我复制
能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；
2.有一个至多个限制酶切位点
能与目的基因结合
3.有遗传标记基因
便于观察
4.对受体细胞无害、易分离
安全、比较容易得到
4、认识常用的载体——质粒
质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。
硬纸板代表：
剪刀代表：
透明胶带代表：
合作探究与展示交流三
活动：重组DNA分子的模拟操作
DNA分子片段或是质粒
限制性核酸内切酶
DNA连接酶
学生展示重组DNA分子
模拟制作：
重组DNA分子
制作
展示
课堂总结
基因工程
的工具
限制酶
主要存在于原核生物中
具有专一性(识别序列)
切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连
接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
运载
工 具
具备的
条件
结构简单,大小适中
能在宿主细胞中自
我复制并稳定存在
具一个或多个限制酶切位点
具标记基因
质粒、 λ噬菌体衍生物 、动植物病毒
基因工程
概念
分析
基本工具
‘分子手术刀’-限制酶
‘分子缝合针’-DNA连接酶
‘分子运输车’-载体
模拟制作：重组DNA分子
课堂小结
当堂检测
所有学生需完成：
1、回顾《DNA重组技术的基本工具》， 绘制知识树。
2、完成学案【课后练习与提高】部分。
有兴趣的同学：
课下查阅相关材料，写一个关于基因工程的小论文。
课后作业
生物种间杂交想像图
生物种间杂交想像图
同学们再见！

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