选择性必修3重组DNA技术的基本工具课文配套ppt课件

这是一份选择性必修3重组DNA技术的基本工具课文配套ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了问题探究，基因工程的概念，基因重组，DNA分子水平，转基因木瓜，思考·讨论，DNA连接酶，①来源，主要是原核生物，④作用特点等内容，欢迎下载使用。
我国是棉花的生产和消费大国，棉花在种植过程中常常会受到棉铃虫的侵袭，使棉花大量减产，严重时甚至绝收。大量施用农药杀虫不仅提高了生产成本，还可能造成农产品和环境的污染，如果能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种，就能解决这一问题。
棉花本身不具有“杀虫基因”，而苏云金杆菌有一种“杀虫基因”，它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。
是指按照人们的愿望，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。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。
科技探索之路：基因工程的诞生与发展
定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的生物类型和生物产品
2. 基因工程诞生的理论基础
1. DNA的基本组成单位相同（四种脱氧核苷酸）
2. 都遵循碱基互补配对原则
3. DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构
1. 基因是控制生物性状的结构与功能单位
2. 遗传信息的传递都遵循中心法则
基因在空间上转移并成功表达
3. 生物界共用一套遗传密码。（相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质）。
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”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。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”。
环斑病毒的非转基因木瓜
1.那么，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？
限制性内切核酸酶（限制酶）
基因进入受体细胞的载体（如质粒）
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
1. 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
能够识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
1.你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
2.为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶识别的特定核苷酸序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。
原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰
切割外源DNA、使之失效，以保证自身安全
2. 限制酶的识别序列
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
限制酶所识别的序列，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（如图），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。
想一想限制酶所识别的序列有什么特点？
Sma I 限制酶只能识别 序列，切割 和 之间的 切开，切割后产生 。
3. 限制酶的作用结果
大肠杆菌(E.cli)的EcRⅠ 限制酶能特异性识别_________序列，并切割___和___之间的____________，切割后产生__________。
1. 请写出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？
同种限制酶产生的黏性末端相同，不同的限制酶切割可能形成相同的黏性末端。
限制酶是用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了三个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。限制酶的命名是根据细菌种类而定，以EcRI为例: E：Escherichia （属名） c：cli （种加词） R：RY13 （品系） I：首先发现 在此类细菌中发现的顺序
练习：流感嗜血杆菌的d菌株（Haemphilus influenzae d）中先后分离到3种限制酶，则分别命名为： 。
HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1. DNA连接酶——“分子缝合针”
将双链___________“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_____________。
能连接黏性末端和平末端（效率较低）
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来；
E.cli DNA连接酶
注意： DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能将单个脱氧核苷酸连接到DNA链上！
还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低
DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
都能催化形成磷酸二酯键
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
下列是有关DNA的各种酶，请选择对应的作用位点：
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链。
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。
能复制，并带着插入的目的基因一起复制
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
质粒（常用）、噬菌体、动植物病毒等。
①能在宿主细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。
④对受体细胞无害，容易分离。
③常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。
①作为运载工具，将外源基因导入受体细胞中
②在受体细胞内对目的基因进行大量复制
1. 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。如图所示：
只有含有载体，并且载体上的抗性基因表达的大肠杆菌才能存活并增殖
思考·讨论：重组DNA分子
请你根据图3-3中的相关信息找到两条片段上EcRI 的识别序列和切割位点。 然后，用剪刀进行“切割”。待切割位点全部切开后，将从下面那条DNA链上切下的片段重组到上面那条DNA链的切口处，并用透明胶条将切口粘连起来。
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。
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得不对，也可能是其他原因。
不能，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。
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？
3.你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？
2. 从以上操作可推知，在切割含“目的片段”的DNA分子时，需用限制酶切割____次此DNA分子，产生____个黏性末端。3. 目的片段翻转过来，可以连接吗？______4. 目的片段可以自身环化吗？_______5. 切割目的基因和载体时，需要用______限制酶，目的是____________________
*必须是同一种限制酶吗？
不一定，不同的限制酶切割可能形成相同的黏性末端。
下列操作中选用哪种限制酶切割来构建重组质粒？
1、选目的基因两端和运载体都有的酶切位点；2、所选酶切位点不能破坏目的基因以及标记基因。
规律——选择酶切位点的原则：
BamH I 和 Hind III
① 防止目的基因的自身环化
不能用E.cRI 的原因
② 防止目的基因反向连接到载体
③ 有一个至多个限制酶切割位点
质粒、噬菌体、动植物病毒
切开DNA分子的磷酸二酯键
具有专一性（能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列）
② 能自我复制或整合到宿主DNA上。
④ 常有特殊的标记基因
【概念检测】1. DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是（ ） A. 能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键 B. 能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键 C. 能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键 D. 只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端
教材P74
2. 在重组DNA技术中，将外源基因送入受体细胞的载体可以是（ ） A. 大肠杆菌的质粒 B. 切割DNA分子的酶 C. DNA片段的黏性末端 D. 用来识别特定基因的DNA探针
【扩展应用】1. 想一想，为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？
教材P75
是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA入侵。