高中生物同步课件：11_dna重组技术知识的基本工具(新人教版选修3)

栏目导引,新知初探思维启动,要点突破讲练互动,知能演练轻巧夺冠,专题1 基因工程,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,一、基因工程的概念：,又叫做,基因拼接技术,或,DNA重组技术,。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，,定向,地改造生物的,遗传性状,。,原理,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,基因重组,生物体外,基因/DNA,分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,一、基因工程的概念：原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果,问题探讨：,苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。,让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。,想一想,需要做哪些关键工作？,普通棉花抗虫棉,问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。,2,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,“分子缝合针”,DNA连接酶,“分子运输车”基因进入受体细胞的,载体,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”限,3,11DNA重组技术的基本工具,11DNA重组技术的基本工具,学习导航,1.了解限制酶及DNA连接酶的来源。,2.掌握限制酶及DNA连接酶的作用。难点,3.理解载体需具备的条件。重点,学习导航,来来源,种种类,作作用,结结果,限制性核酸内切酶分子手术刀,自主学习,主要从原核生物中分离纯化而来,已经分离出大约4000种,1、识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,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：黏性末端或平末端,来来源种种类结结果限制性核酸内切酶分子手术刀自主学习主要,6,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？,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。,寻根问底,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？,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,不具备这种限制酶的识别切割序列,，,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。,你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？原核生物易受自,7,三、DNA连接酶,“,分子缝合针,”,1.种类,大肠杆菌,黏性,T,4,噬菌体,平,三、DNA连接酶“分子缝合针”大肠杆菌黏性T4噬菌体平,高中生物同步课件：11_dna重组技术知识的基本工具(新人教版选修3),2.适合作为载体的特点,(1)有一个至多个_切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。,(2)进入受体细胞后，能够停留在细胞中_，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA同步复制。,(3)有特殊的_基因，供重组DNA的鉴定和选择。,限制酶,自我复制,遗传标记,2.适合作为载体的特点限制酶自我复制遗传标记,要点突破讲练互动,要点一限制性核酸内切酶,1.化学本质：蛋白质。,2.切割位点：磷酸二酯键。,磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键,而限制酶切割的只能是箭头所指处的化学键,因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部。,要点突破讲练互动要点一限制性核酸内切酶,1,2,3,4,5,脱氧核苷酸的结构,12345脱氧核苷酸的结构,12,G,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,A,3,5-磷酸二酯键,3端,5端,3端,5端,磷酸二酯键,G1234512345 A3,5,13,14,仔细观察各限制酶 识别的特定序列有何 特点？,限制酶的识别序列,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,14仔细观察各限制酶 识别的特定序列有何 特点？限制酶的识别,14,中轴线,在G与A之间切割,大肠杆菌的一种限制酶(EcoR),只能识别GAATTC,序列,，并在,G和A,之间切开,。,EcoRI限制酶的作用,中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能,15,黏性末端,黏性末端,EcoRI限制酶的切割,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,。,黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割,16,SmaI,只能识别CCCGGG序列，,并在,C和G,之间切开。,中轴线,SmaI限制酶的作用,在,G,与,C,之间切割,SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线,17,平末端平末端,SmaI限制酶的切割,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,。,平末端平末端SmaI限制酶的切割当限制酶从识别序列的中,18,3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比较,3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比较,4.限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较,(1)相同点：都作用于DNA分子中的化学键。,(2)不同点：两者作用部位不同，前者作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而后者作用于两个碱基之间的氢键。,4.限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较,特别提醒,黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相同碱基序列而且碱基互补配对的单链延伸末端结构，它们能够通过碱基间的互补配对重新结合，而具有平末端的DNA片段不容易结合。,特别提醒黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相,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,基因的针线：DNA连接酶G A A T T CC,22,A,T,G,C,A,T,G,C,连接酶连接,磷酸二酯键,DNA连接酶的作用过程：,二、分子缝合针DNA连接酶,ATGCATGC连接酶连接磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：,23,两DNA片段要具有,互补的黏性末端,才能拼起来,DNA连接酶的缝合作用,可把黏性末端之间的,缝隙,“,缝合,”,起来,，,注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能连接单链DNA！,两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来DNA连接酶的缝合,24,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？,T,4,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连接酶的缝合作用,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可,25,DNA连接酶,DNA聚合酶,相同点,作用实质,化学本质,不,同,点,模板,作用对象,作用结果,用途,都能催化形成,磷酸二酯键,都是蛋白质,不需要,需要,形成完整的重组DNA分子,形成DNA的一条链,基因工程,DNA复制,DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,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,DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质化学本质模板作用对象,26,2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较,(1)区别,2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较,(2)两者的关系可表示为：,(2)两者的关系可表示为：,下列关于DNA连接酶的作用，叙述正确的是(),A能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，也能将双链DNA分子的黏性末端之间的氢键进行连接,B将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键,例2,下列关于DNA连接酶的作用，叙,C连接两条DNA链上碱基之间的氢键,D将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键,C连接两条DNA链上碱基之间的氢键,【探规寻律】,几种酶的作用部位,限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶作用于,部位,DNA解旋酶作用于,部位。,【探规寻律】几种酶的作用部位,载体的作用,载体的必要条件,载体的种类,阅读课本第6页“分子运输车”运载体的相关内容，填写下表,自主学习,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。,2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。,3）具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。,4）必须是安全的，对受体细胞无害。,5）载体DNA 分子应大小适中，以便于提取和操作,1）作为运载工具，将目的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,细菌的质粒,病毒：,噬菌体衍生物,、动植物病毒等,。,载体的作用载体的必要条件载体的种类阅读课本第6页“分子运输车,32,有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别,。,有切割位点,能复制并带着插入的目的基因一起复制,质粒,裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有,自我复制能力,的很小的双链环状DNA分子。,最常用运载体质粒,实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的,。,有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。有切割位点能复制,33,特别提醒,(1)主动运输中载体的化学本质是蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等物质进出细胞。,(2)基因工程中的载体的化学本质是DNA，其作用是携带目的基因进入受体细胞。,特别提醒(1)主动运输中载体的化学本质是蛋白质，其作用是运,(2012长沙一中高二质检)如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。,例3,(2012长沙一中高二质,(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如,_，,_,_(写出两条即可)。,(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_,(2)若质粒DNA分子