高中生物人教版 (2019)选择性必修3重组DNA技术的基本工具图片ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3重组DNA技术的基本工具图片ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了EcoRⅠ，即学即练，缺口怎么办，课堂小结，思考讨论等内容，欢迎下载使用。
今日（5.6）晚读任务：
今日寄语：征途漫漫，惟有奋斗！
19:00-19:10：1.读课本67页基因工程的概念 2.读课本68-69页基因工程的诞生和发展 （10分钟后提问）
克服远缘杂交不亲和障碍、定向改造生物性状。
基因重组（不同物种间）
剪切→拼接→导入→表达
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。
思考:不同生物的基因为什么能拼接？为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达?
问题1:不同生物的基因为什么能拼接？为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达?
①DNA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
③DNA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
③生物界几乎共用一套遗传密码
基因工程的诞生和发展（课本68-69页）
本节课难点：限制性内切核酸酶的作用。
本节课课标要求：1.概述基因工程是遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。2.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具
本节课素养目标：1.运用结构与功能观说明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。（生命观念）2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。（社会责任）
第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具
本节课重点：重组DNA技术所需的三种基本工具之——两种工具酶的作用。
授课课题：重组DNA技术的基本工具之——两种工具酶
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”。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？
重组DNA技术的基本工具
将体外重组好的DNA分子导入受体细胞
1.来源：2.功能：3.作用的化学键：
主要从 中分离纯化出来，目前分离出数千种。
识别双链DNA特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开。
限制酶只切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键
注意：限制酶是一类酶，而不是一种酶。
一.“分子手术刀”——限制性内切核酸酶（简称限制酶）：
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(EcRⅠ)能识别 序列，并在 和 之间切开 键,形成 末端。
-GAATTC--CTTAAG-
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分别切开，带有几个伸出（未配对）的核苷酸，这样的切口叫黏性末端。
(从5’一3’方向识别)
限制酶(SmaⅠ)能识别 序列,并在 和 之间切割形成 ___ 末端 。
-CCCGGG--GGGCCC-
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。
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。(从5’一3’方向识别))
属名Escherichia首字母
种名cli 前两个字母
从中分离的第一个限制酶
例如：流感嗜血杆菌(Haemphilus influenzae)d株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:
EcRⅠ：大肠杆菌（Escherichia cli）R型菌株中分离出的第一个限制酶；
1.你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？(课本71页)
破坏外源DNA，保护自我
2.为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？（大册子49页第5题）
缺乏特定的核苷酸序列或特定核苷酸的碱基被甲基化修饰了等
3.请结合右图，推断限制酶切一次可断开 个磷酸二酯键，产生 个游离的磷酸基团，产生 个黏性末端，消耗 分子水。
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。
仔细观察以下四种限制酶识别的特定序列，说出各种酶识别序列（从5’一3’方向识别）？各种酶切割的位置？有何特点？
沿中轴线旋转180°，观察产生的2个黏性末端碱基序列有什么特点?
现学现用：写出下列限制酶切割形成的黏性末端（大册子49页右侧2题）BamHⅠ________ EcRⅠ________ HindⅢ________ BglⅡ ________
思考：你从中发现什么现象了？
同种限制酶切割形成相同的黏性末端；不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端
识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。 （同尾酶构建载体时，切割位点的选择范围扩大。）
1.下列黏性末端属于由同种限制酶切割而成的是( ) ① ② ③　　　 　④　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①② B.①③ C.①④ D.②③
识别序列、黏性末端相同
能切下目的基因且不破坏目的基因
2.下图中，选择哪种限制酶来获得抗病基因（目的基因）？
选择限制酶切割目的基因的基本原则是：____________________________________________________。
用同种限制酶切割(EcRⅠ)
二.“分子缝合针”——DNA连接酶：
思考: 把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理呢？
将 “缝合”起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的___________。
能够将 连接起来的酶，称之为DNA连接酶。
注意:不是连接氢键！(氢键的形成不需要酶的催化)DNA连接酶没有识别特异性(相同或互补的黏性末端以及平末端都能连接)
缝合_________和_______
（连接平末端效率远低于T4 DNA连接酶）
EcRI DNA连接酶
(1)可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来；
(2)两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来。
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！
既可把黏性末端“缝合”起来，又可把平末端“缝合”起来，但连接平末端效率较低。
重组DNA技术的工具酶（2种）：
限制性内切核酸酶（限制酶）、DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？（课本72页）
完成大册子49页表格比较内容：
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
催化形成与模板互补的DNA链，形成新的DNA分子
在两个DNA片段间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸连接到已有DNA片段，形成磷酸二酯键
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
重组DNA技术的工具酶（2种）与其它几种酶比较
“分子手刀”—— 限制酶
①主要存在于原核生物中②具有专一性(识别特定核苷酸序列， 在特定位点切割)③切开DNA分子的磷酸二酯键产生 黏性末端或平末端
“分子缝合针”—— DNA连接酶
连接磷酸二酯键（两个DNA片段之间）
E.cliDNA连接酶T4 DNA连接酶
“分子运输车”——载体
授课课题：重组DNA技术的基本工具之——载体（运载体）
本节课难点：基因工程载体需要具备的条件。
本节课课标要求：1.概述基因工程是遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。 2.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
本节课素养目标：1.运用结构与功能观说明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。（生命观念）
本节课重点：重组DNA技术所需的三种基本工具之——载体的作用。
写出下列限制酶切割形成的末端序列
BamHⅠ EcRⅠ__________________________ Hind Ⅲ Bgl Ⅱ _________________________
GATCC- G-
AATTC- G-
AGCTT- A-
GATCT- A-
【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？
“分子手刀”——限制酶
“分子缝合针”——DNA连接酶
三.“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体：
①携带目的基因进入受体细胞
②使目的基因在受体细胞中进行大量复制 (稳定存在并表达)。
目的基因是一个DNA片段，不含有复制原点、不含有启动子和终止子
载体携带启动子和终止子。
【任务一】1.阅读课本72页第二段和73页第一段，明确将外源基因送入细胞的主要利用的是什么？该工具有什么特点？除了这种工具之外，还有什么工具？
质粒(常用）、噬菌体、动植物病毒等。
3.质粒进入受体细胞后，能够在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA的同步复制；
1.质粒是独立于细胞核或拟核DNA之外，具有自我复制能力的环状DNA分子；
2.质粒DNA分子上有一个或多个限制酶切割位点，可供外源基因插入其中；
4.质粒上常有特殊的标记基因，如抗性基因，便于重组DNA分子的筛选。
思考：作为载体应具备怎样的条件？
3.载体需具备的条件：
——供外源DNA片段（目的基因）插入其中
✭真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
①有一个至多个限制酶切割位点；
——便于重组DNA分子的筛选
②能在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；
拓展：标记基因的筛选原理
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，导入了载体并成功表达了的受体细胞才能够生存。如图所示：
也可以用荧光蛋白基因做标记
注：LacZ基因表达产物可以分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色；否则菌落呈白色。
问题：哪种大肠杆菌可以在含X-gal和青霉素的固体培养基上形成蓝色菌落 ?
重组DNA分子（课本73页）
问题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。
问题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？
可能是剪切位点或连接位点的选择不对（也可能是其他原因）。比如在书写将要重组的两个DNA分子时，一般要求有同一种限制酶的识别和切割位点，这样切割后才会露出相同的黏性末端，否则黏性末端不同，碱基就无法配对。
问题3: 你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？
不能。真正的基因是有遗传效应的DNA片段，且含有几百至几千个不等的碱基对。
练习与应用（课本74-75页）