资源简介

(共25张PPT)
重组DNA技术的基本工具
简单描述基因工程的概念和目的；说出基因工程所需的三种基本工具及各工具特点和作用
培养学生动手制作模型的能力。
通过小组合作探究解决问题，在学习中养成科学态度，建立探究精神和团队精神
知识
能力
素养
学习目标
一、基因工程的概念
操作环境：
操作水平：
原理（变异类型）：
按照人们的愿望,通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性,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。
生物体外
DNA分子水平
基因重组
二、基因工程的基本工具
“分子缝合针”—— DNA连接酶
“分子手术刀”—— 限制性内切核酸酶（限制酶）
“分子运输车”—— 基因进入受体细胞的载体
来源
种类
特点
作用结果
主要是原核生物
约4000种
1.识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列 2.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
形成两种末端：黏性末端和平末端
思考：原核生物中限制酶的作用是什么？
阅读课本P71，解决上述问题（2min)
（一）“分子手术刀”----限制性内切核酸酶
【自主学习1】
切割外源DNA，使之失效，从而达到保护自身的目的。
观察学案探究一四种限制酶识别的特定序列有何特点？
EcoRⅠ
……G-A-A-T-T-C……
……C-T-T-A-A-G……
HindⅢ
……A-A-G-C-T-T……
……T-T-C-G-A-A……
BamHⅠ
……G-G-A-T-C-C……
……C-C-T-A-G-G……
BgI Ⅱ
……A-G-A-T-C-T……
……T-C-T-A-G-A……
限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。
下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ）
A．GAATTC B．GGGGCCCC
CTTAAG CCCCGGGG
C．CTGCAG D．CTAAATC
GACGTC GATTTAG
D
【反馈练习1】
G
1’
2’
3’
4’
5’
1’
2’
3’
4’
5’
A
磷酸二酯键
G
C
T
T
A
A
A
A
T
T
C
G
①
②
小组合作探究1：
时间：3min
练习使用EcoRI剪切DNA分子
要求：①利用桌面上的两个片段
②用剪刀模拟EcoRI将这两个片段切割
（注：EcoRI的识别序列是GAATTC,切点在G与A所对应的核苷酸之间)
③在导学案上写出EcoRI剪切后形成的末端
关键：找准EcoRI的识别序列及切点
EcoRⅠ
黏性末端
SmaⅠ
平末端
思考与讨论：(1min)
要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几个切口？
断开几个磷酸二酯键？
如果把两种来源不同的DNA用同种限制酶来切割，会怎样？
2个 4个
会产生相同的黏性(平)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EcoRI切割
DNA片段1
DNA片段2
重组DNA片段
（二）分子缝合针---DNA连接酶
【自主学习2】
阅读课本P72相关内容，解决上述问题（1min)
将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 。
DNA连接酶的作用：
种类
来源
特点
E·coil DNA连接酶
T4 DNA连接酶
只能连接双链DNA片段互补的________
既可以“缝合”双链DNA片段互补的________ ，又可以“缝合”双链DNA片段的________，但连接________的效率较低
大肠杆菌
T4 噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端
平末端
小组合作探究2：
时间：2min
练习使用DNA连接酶连接DNA片段
要求：①利用上一次剪切下来的片段
②用胶带模拟DNA连接酶将红色序列插入到黄色序列中
【思维提升】
DNA聚合酶的作用是什么？
比较区分：DNA连接酶和DNA聚合酶
比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
不 同 点 作用对象
作用过程
模板
作用结果
相 同 点 作用实质 化学本质 连接双链DNA片段
连接单个脱氧核苷酸
重组DNA分子
DNA复制
不需要模板
需要DNA每条链为模板
形成重组DNA分子
形成新的DNA分子
都是形成磷酸二酯键
蛋白质
思考与讨论：
限时2min
前3个判断正误：
（1）两个DNA片段的黏性末端必须互补才能通过DNA连接酶连接起来。
（2）T4DNA连接酶连接平末端的效率和连接黏性末端的效率相同。
（3）DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事。
（4）以下黏性末端是由_______种限制酶作用产生的
【反馈练习2】
由此可见，相同的黏性末端也可能是由不同限制酶作用形成的。
3
（2）质粒——基因工程中常用的基因载体（课本P72）
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。
（三）分子运输车---载体
（1）作用：
将外源基因送入受体细胞的工具
载体类型：
质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等
（三）分子运输车---载体
结合以上资料，小组讨论总结： 作为载体必须具备什么条件？
思考与讨论：
能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，以便目的基因能稳定存在并复制
有一个或多个限制酶切割位点，供外源基因插入
具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择
对受体细胞无害
思考：天然的质粒是否可以直接用做基因工程载体？为什么？
质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（　）
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦ B．①④⑥
C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
C
【反馈练习3】
下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B.质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子
C.质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
B
【反馈练习4】
1.(2021安徽宿州高二期中)根据如图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是 (　　)
A.DNA连接酶可以连接c处 B.DNA聚合酶可以连接a处
C.解旋酶可以使b处解开 D.限制酶可以切断a处
【课堂检测1】
A
2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图判断下列操作正确的是(　　)
A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
【课堂检测2】
D
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、 λ噬菌体衍生物 、动植物病毒
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类:
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用： 把两条双链DNA片段拼接起来
【课堂小结】

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