资源简介

(共25张PPT)
DNA双螺旋结构
质粒
基因工程试剂
DNA粗提取
3.1.1 重组DNA技术的基本工具
学习目标
1.通过课堂合作探究和模拟构建重组DNA的过程，说出合成新的DNA分子的基本原理，阐明重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用（科学探究、科学思维）。
2.通过资料分析和思考讨论认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新，关注基因工程的社会议题（生命观念、社会责任）。
3.进行DNA的粗提取与鉴定的实验，掌握相关的实验原理和技能（科学探究）。
学习重难点
教学重点：
重组DNA技术所需的三种基本工具的作用；
教学难点：
基因工程载体需要具备的条件。
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出转基因番木瓜，它可以抵御环斑病毒。
讨论：
DNA双螺旋的直径只有2nm，对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。
科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？
从社会中来
培育转基因番木瓜，需要在体外对所需要的DNA分子进行切割、改造和“拼接”，然后将重组的DNA分子导入番木瓜体细胞内，使其在细胞中表达。
切割
分子缝合针——DNA连接酶；
分子手术刀——限制性内切核酸酶；
拼接
导入
分子运输车——载体。
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叫做基因工程，由于是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫作重组DNA技术。
PART
01
限制性内切核酸酶
● 限制酶作用
● 限制酶识别特点
● 限制酶名字由来
限制性内切核酸酶
限制性内切核酸酶，简称限制酶；
根据你所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？
主要是从原核生物中分离纯化出来的；
名称
来源
作用
能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中的特定部位的磷酸二酯键断开。
原核生物容易受到自然界外源DNA入侵，在长期进化中形成了一套完善的防御体系，当外源DNA入侵时，它会利用限制酶切割外源DNA使之失效，保证自身安全。
限制性内切核酸酶
限制性内切核酸酶，简称限制酶；
为什么限制酶不切割自身的DNA？
主要是从原核生物中分离纯化出来的；
名称
来源
作用
限制酶智能识别特定的核苷酸序列，由于原核生物DNA中没有与限制酶相应的识别序列，所以不会被切割。
能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并
且使每一条链中的特定部位的磷酸二酯键断开。
限制性酶识别特点
识别序列一般由6个核苷酸组成；有少数识别4个、8个或其他数量的核苷酸组成；
识别特点
黏性末端和平末端；
识别结果
C
A
A
A
A
C
G
T
T
T
T
G
A
A
C
T
T
G
C
A
A
T
T
G
G
G
C
C
C
C
C
G
G
G
G
C
C
C
C
G
G
G
G
G
C
C
G
C
EcoR I在G和A之间切割
Sma I在G和C之间切割
黏性末端
平末端
限制性酶识别特点
C
A
A
A
A
C
G
T
T
T
T
G
A
A
C
T
T
G
C
A
A
T
T
G
G
G
C
C
C
C
C
G
G
G
G
C
C
C
C
G
G
G
G
G
C
C
G
C
EcoR I在G和A之间切割
Sma I在G和C之间切割
黏性末端
平末端
黏性末端——当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时产生的。
平末端——当限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA分子的两条链分别切开时产生的。
限制酶名字的由来
限制酶的命名：生物属名的头一个字母+种加词的头两个字母
资料卡
表示从哪种生物中分离出来的
例如：E co R I
大肠杆菌（Escherichia coli）
属名
种名
分离的第一种限制酶
R型菌株
PART
02
DNA连接酶——“分子缝合针”
● dna连接酶
● dna连接酶 & dna聚合酶
DNA连接酶
DNA连接酶：能够将两个DNA片段连接起来的酶。
从大肠杆菌种分离得到的，称为E.coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶既能“缝合”黏性末端，也能“缝合”平末端，但连接平末端效率较低。
从T4噬菌体中分离出来的，称为T4 DNA连接酶
种类
E.coli DNA连接酶只能连接具有黏性末端的DNA片段；
作用
恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，将DNA双链”缝合”
起来。
dna连接酶 & dna聚合酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
不是
比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用部位
化学本质
不同点 模板
接DNA链
作用实质
作用结果
用途
dna连接酶 & dna聚合酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
不是
比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用部位 DNA的磷酸二酯键
化学本质 蛋白质
不同点 模板 不需要 需要
接DNA链 双链 单链
作用实质 在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸加到已存在的核苷酸链3’端，形成磷酸二酯键
作用结果 连接两个DNA片段 形成DNA子链
用途 基因工程 DNA复制
PART
03
基因进入受体细胞的载体
● 质粒
● 载体的特点
常用载体——质粒
质粒通常作为载体将外源基因送入细胞。
一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
概念：
特点：
具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；
进入受体细胞中可自我复制或整合到受体DNA上随受体DNA同步复制；
具有标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子筛选。
载体的特点
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进行人工改造的。
载体需要满足以下特点：
（1）有一个或多个限制酶切割位点；
（2）能够在受体细胞中自我复制或整合到受体细胞DNA上随受体DNA同步复制；
（3）带有标记基因（可以改造加入）；
（4）对受体细胞无害。
除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒也可以作为载体，它们被比喻为“分子运输车”。
思考 讨论：重组DNA分子
请在两张纸上分别写上下列两段DNA序列：
两条片段时有EcoR I的识别序列和切割位点，用剪刀进行切割，待切割位点全部切开后，将下面那条DNA链上切下的片段重组到上面那段DNA链的切口处，用透明胶条将切口粘连起来。
5’-ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC-3’
3’-TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG-5’
5’-TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC-3’
3’-AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG-5’
思考 讨论：重组DNA分子
5’-ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC-3’
3’-TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG-5’
5’-ATAGCATGCTATCCATG-3’
3’-TATCGTACGATAGGTACTTAA-5’
5’-AATTCGGCATAC-3’
3’-GCCGTATG-5’
第一步：找到识别序列和切割位点，进行切割
思考 讨论：重组DNA分子
5’-TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC-3’
3’-AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG-5’
5’-TCCTAG-3’
3’-AGGATCTTAA-5’
5’-AATTCCATAC-3’
3’-GGTATG-5’
5’-AATTCTCGGTATG-3’
3’-GAGCCATACTTAA-5’
片段1
片段2
片段3
思考 讨论：重组DNA分子
5’-ATAGCATGCTATCCATG
3’-TATCGTACGATAGGTACTTAA
AATTCGGCATAC-3’
GCCGTATG-5’
AATTCTCGGTATG
GAGCCATACTTAA
第二步：拼接
AATTCTCGGTATG
GAGCCATACTTAA
1.剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”？
剪刀代表限制酶，透明胶条代表DNA连接酶。
思考 讨论：重组DNA分子
3.你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？
基因通常是有遗传效应的DNA片段，而剪切下来的DNA片段不一定是一个完整的基因；
一个基因的长度一般在100个碱基以上，而我们插入的DNA片段很短，也不能构成一个基因。
2.你制作的黏性末端的碱基能不能互补配对？如果不能，可能是什么原因造成的？
能/不能。如果制作的黏性末端的碱基不能互补配对，可能是剪切位点或连接位点选的不对。
课堂小结
限制性内切核
酸酶
限制酶的作用
限制酶作用特点
载体
质粒的特点；
基因工程载体需要具备的条件。
限制酶产生的结果
限制酶的命名
DNA连接酶
比较DNA连接酶和DNA聚合酶
DNA连接酶的作用、分类和来源
谢
谢

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