高中生物 专题一 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具课件 新人教版选修3.ppt

1 1DNA重组技术的基本工具 目标导航1 结合课本插图 记住DNA重组技术所需三种基本工具的作用 2 结合图1 5 识记基因工程中 作为载体需要具备的条件 预习导学挑战自我 点点落实 一 基因工程的概念 阅读P1 1 对概念的理解 DNA重组技术 DNA分子 生物类 型和生物产品 基因 2 基因工程的理论基础和技术支持 阅读P2 3 DNA 中心法则 遗传密码 连接酶 连接酶 逆转录 测序 DNA体外重组 重组DNA表达实验 PCR 质粒 二 限制性核酸内切酶 分子手术刀 阅读P4 5 1 来源 主要来自于 2 特点 1 识别双链DNA分子的某种序列 2 使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开 3 作用结果 1 黏性末端 在所识别序列的将DNA的两条链分别切开时形成的末端 2 平末端 在所识别序列的处切开时形成的末端 原核生物 特定核苷酸 磷酸二酯键 中心轴线两侧 中心轴线 三 DNA连接酶 分子缝合针 阅读P5 6 1 种类E coliDNA连接酶 大肠杆菌 黏性 T4DNA连接酶 T4噬菌体 平 2 作用 将切开的DNA片段 缝合 恢复被限制酶切开的 拼接成新的DNA分子 磷酸二酯键 四 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 阅读P6 1 种类 质粒 的衍生物 动植物病毒等 2 常用载体 质粒 1 质粒是一种裸露的 结构简单 独立于细菌拟核DNA之外 并具有能力的很小的分子 2 质粒DNA分子上有一个至多个位点 供DNA片段插入其中 噬菌体 自我复制 双链环状DNA 限制酶切割 外源 3 质粒DNA分子上有特殊的 供重组DNA的 4 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经过的 标记基因 鉴定和选择 人工改造 预习诊断 判断正误 1 限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因 2 DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 3 E coliDNA连接酶既可连接平末端 又可连接黏性末端 4 质粒是小型环状DNA分子 是基因工程常用的载体 5 载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中 6 变异一般是不定向的 但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的 是按照人们的实际需要进行的有目的的改造 7 不同生物的DNA能够重组是由于基本单位和空间结构相同 一 基因工程的理论基础 课堂讲义重点难点 个个击破 1 不同生物DNA分子得以重新拼接的基础 1 DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸 2 双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 3 所有生物DNA碱基对均遵循严格的 互补配对 原则 即A总与T配对 G总与C配对 如此 方可使具相同末端 黏性末端 的不同DNA分子得以连接在一起 2 外源基因在受体内表达的理论基础 1 基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 具有相对独立性 2 遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向 3 生物界共用一套遗传密码 思维激活 1 与其他生物变异相比 基因工程所导致的变异有何特点 答案变异一般是不定向的 但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的 是按照人们的实际需要进行的有目的的改造 2 基因工程的原理是什么 答案基因重组 3 将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内 通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素 请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么 答案生物共用一套遗传密码 应用示例 1 科学家们经过多年的努力 创立了一种新兴生物技术 基因工程 实施该工程的最终目的是 A 定向提取生物体内的DNA分子B 定向地对DNA分子进行人工 剪切 C 在生物体外对DNA分子进行改造D 定向地改造生物的遗传性状 问题导析 1 基因工程是在体外进行 然后导入受体细胞内 2 重组基因在受体细胞内表达 产生人类所需的 也就地改造了生物的遗传性状 答案D 基因重组 生物类 型和产品 定向 一题多变判断正误 1 基因工程是细胞水平上的生物工程 2 基因工程的产物对人类都是有益的 3 基因工程产生的变异属于人工诱变 4 基因工程育种的优点之一是目的性强 二 基因工程的工具酶 1 限制酶与DNA连接酶的比较 1 区别 2 两者的关系可表示为 3 磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键 而限制酶切割或DNA连接酶连接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结构 2 DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 思维激活 1 限制酶与DNA连接酶的化学本质和基本组成单位分别是什么 答案化学本质均是蛋白质 基本组成单位均是氨基酸 2 氢键的断裂与重新形成与限制酶和DNA连接酶是否有关 答案氢键是分子间作用力 其断裂与重新形成均与限制酶和DNA连接酶无关 3 限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶的哪种特性 答案限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列 并且只能在特定部位切割 这说明了酶具有专一性 4 不同限制酶切割形成的黏性末端能发生黏合吗 借助于什么方式来完成黏合 答案能 前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互补 通过碱基相互配对形成氢键的方式来完成黏合 5 在下图中标出限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位 答案如图所示 限制酶 DNA连接酶和DNA聚合酶作用于a处化学键 而解旋酶作用于b处化学键 应用示例 2 如下图 两个核酸片段在适宜条件下 经X酶的催化作用 发生下列变化 则X酶是 A DNA连接酶B RNA聚合酶C DNA聚合酶D 限制酶 问题导析 1 可以连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键 2 可以催化单个游离的核糖核苷酸形成RNA 3 可以催化单个游离的脱氧核糖核苷酸形成DNA 4 可以将DNA分子从特定的位点进行切割 答案A DNA连接酶 RNA聚合酶 DNA聚合酶 限制酶 一题多变判断正误 1 DNA连接酶催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接 2 DNA连接酶催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 3 DNA连接酶催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成 4 限制酶切割后不一定形成黏性末端 5 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端 6 不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同 7 DNA连接酶无识别的特异性 DNA连接酶对于黏性末端或平末端都能催化其 缝合 重新形成DNA分子 8 下列所示的黏性末端是由3种限制性核酸内切酶作用产生的 三 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 1 载体的作用 1 用它作为运载工具 将目的基因送入受体细胞中去 2 利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制 2 作为载体的必备条件 1 有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段插入 2 具备自我复制能力 且能在受体细胞中复制并稳定保存 3 带有标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 4 必须是安全的 不会对受体细胞有害 3 载体的种类 1 细菌质粒 它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA分子 有的细菌只有一个 有的细菌有多个 2 噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA 一般来说 天然载体往往不能满足人类的所有要求 因此人们根据不同的目的和需求 对某些天然的载体进行人工改造 思维激活 1 基因工程的载体和主动运输的载体有哪些区别 答案 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 2 霍乱弧菌中也含有质粒 能否用来作为载体 答案不能 因为 我们选择的载体应该对受体细胞无害 应用示例 3 质粒是基因工程中最常用的载体 它存在于许多细菌体内 某细菌质粒上有标记基因如右图所示 通过标记基因可以推知外源基因 目的基因 是否转入成功 外源基因插入的位置不同 细菌在培养基上的生长情况也不同 如图所示是外源基因插入位置 插入点有a b c 请根据表中提供的细菌生长情况 推测 三种重组后细菌的外源基因插入点 正确的一组是 A 是c 是b 是aB 是a和b 是a 是bC 是a和b 是b 是aD 是c 是a 是b 问题导析 1 细菌能在含和的培养基上生长 说明基因没有被破坏 所以插入点是 2 对 细菌来说 能在含的培养基上生长 而不能在含的培养基上生长 说明其基因正常而基因被破坏 插入点为 氨苄青霉素 四环素 抗氨苄青霉素基因和抗四环素 c 氨苄青霉素 四环素 抗四环素 抗氨苄青霉素 b 3 细菌不能在含的培养基上生长 说明其基因被插入而破坏 故插入点为 答案A 氨苄青霉素 抗氨苄青霉素 a 一题多变判断正误 1 为供外源DNA插入质粒 质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点 2 质粒上的特殊标记基因可以供外源DNA片段插入质粒 3 被用做载体的一般都是天然质粒 4 细菌核区的DNA也常被用做载体 课堂小结 限制性核酸内切酶 原核 双链DNA分子中特定的核苷酸 序列 磷酸二酯键 黏性末端 DNA连接酶 磷酸二酯键 载体 质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒 能在受体细胞中复制并稳定保存 一个 供外源DNA片段插入 具有标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 对点练习 1 2 3 4 1 下列有关基因工程诞生的说法 不正确的是 A 基因工程是在生物化学 分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B 工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C 遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D 基因工程必须在同物种间进行 解析基因工程可在不同物种间进行 它可打破生殖隔离的界限 定向改造生物的遗传性状 答案D 1 2 3 4 2 下列关于限制酶和DNA连接酶的说法中 正确的是 A 其化学本质都是蛋白质B DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C 在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D 限制酶切割后一定能产生黏性末端解析限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质 A 1 2 3 4 3 结合图 判断下列有关基因工程的工具酶功能的叙述 不正确的是 1 2 3 4 A 切断a处的酶为限制性核酸内切酶B 连接a处的酶为DNA连接酶C 切断b处的酶为解旋酶D 切断b处的为限制性核酸内切酶 解析切断a处磷酸二酯键的酶是限制性核酸内切酶 连接a处磷酸二酯键的酶为DNA连接酶 切断b处氢键的酶为解旋酶 b处氢键的形成不需要酶 答案D 1 2 3 4 1 2 3 4 4 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 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 2 3 4 2 若质粒DNA分子的切割末端为 A TGCGC 则与之连接的目的基因切割末端应为 可使用 把质粒和目的基因连接在一起 1 2 3 4 3 氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 其作用是 4 下列常在基因工程中用作载体的是 A 苏云金芽孢杆菌抗虫基因B 土壤农杆菌环状RNA分子C 大肠杆菌的质粒D 动物细胞的染色 解析质粒是基因工程中最常用的载体 是一种祼露的 结构简单 独立于细菌拟核DNA之外 并具有自我复制能力的双链环状DNA分子 具有一个至多个限制酶切割位点 进入受体细胞后能自我复制 具有标记基因便于重组DNA的鉴定和选择 答案 1 DNA能够自我复制具有遗传效应 2 CGCGT A DNA连接酶 3 标记基因供重组DNA的鉴定和选择 4 C 1 2 3 4