1.1DNA重组技术的基本工具 公开课课件
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高中生物选修三1.1DNA重组技术的基本工具课件 共24张
3、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌
素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ B ）
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测 C.增加质粒分子的分子量 D.便于与外源基因连接
4、下列哪项不是基因工程中经常使用的用
来运载目的基因的载体（ D ）
A.细菌质粒 B.噬菌体 C.动植物病毒 D.细菌核区的DNA
•作用部位： 磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键
•作用特点： 有专一性。即一种限制酶只能识别 一种特定核苷酸序列，并在特定的 切点上切割DNA分子。
•作用结果： 产生黏性未端
EcoRI
识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
G AATT C C T TAAG
G C T TAA
AATTC G
限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸， 他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。
EcoRI
ATGAAT TCAA TA CT TA AG T T
EcoRI
GCG
AAT TCCC
CGCT TA A
G GG
ATG
AAT TCAA
TACT TAA
GTT
GCGAAT TCAA CG CT TA AG T T
三、基因工程的基本工具
2、DNA连接酶 •连接部位： 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键
1.1 DNA重组技术的 基本工具
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立 了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程 的诞生历程，说出基因工程的概念； 2.通过阅读文本、观察图片、师生交流，说 出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用。
1.1DNA重组技术的基本工具(共27张PPT)
人类需要的基因产物
优点
克服远缘杂交不亲和的障碍 定向改造生物的性状
讨论：
普通棉花
基因工程的工具
苏云金芽孢杆菌含有一种可以
合成毒蛋白的基因。
抗虫棉
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：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
限制酶的识别特点
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称， 重复排列。称为回文序列
如：GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
例：大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别
_G_A_A_T_T_C___序列，并切割_G__和_A__之间的_磷__酸__二_酯__键__。 切割后产生_黏__性__末__端___。
①……CGTGCA
②
…AC …TG
③
GC… CG…
④……GCTTAA 反
向
⑤ G… ACGTC…
⑥ ……CGCG
⑦
GT… CA…
⑧AATTCG……
对 称
①和⑤能连接形成 ③和⑥能连接形成
②和⑦能连接形成 ④和⑧能连接形成
三、“分子运输车”——基因进入受体细胞。
4、作用： 切割DNA 5、结果： 形成两种末端
粘性末端 平末端
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？
限制酶在原核生物中的作用：
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。
优点
克服远缘杂交不亲和的障碍 定向改造生物的性状
讨论：
普通棉花
基因工程的工具
苏云金芽孢杆菌含有一种可以
合成毒蛋白的基因。
抗虫棉
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：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
限制酶的识别特点
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称， 重复排列。称为回文序列
如：GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
例：大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别
_G_A_A_T_T_C___序列，并切割_G__和_A__之间的_磷__酸__二_酯__键__。 切割后产生_黏__性__末__端___。
①……CGTGCA
②
…AC …TG
③
GC… CG…
④……GCTTAA 反
向
⑤ G… ACGTC…
⑥ ……CGCG
⑦
GT… CA…
⑧AATTCG……
对 称
①和⑤能连接形成 ③和⑥能连接形成
②和⑦能连接形成 ④和⑧能连接形成
三、“分子运输车”——基因进入受体细胞。
4、作用： 切割DNA 5、结果： 形成两种末端
粘性末端 平末端
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？
限制酶在原核生物中的作用：
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。
1.1dna重组技术的基本工具课件PPT
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
栏目 导引
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
专题1 基因工程
探究 2 DNA 连接酶的作用 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶均可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，相当于把梯子两边的扶手的断口连接起来。即：
栏目 导引
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
专题1 基因工程
限制酶有特性，“特定”突显专一性。
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
栏目 导引
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
专题1 基因工程
2．DNA 连接酶——“分子缝合针”
E连·c接ol酶i DNA来特源点_黏_：：_性___只末__大__能端__肠__“__杆_的缝_菌_双合_链”D具N有A_片互__段补__的___
栏目 导引
1 . 1 d na重组 技术的 基本工 具课件 PPT
专题1 基因工程
三、重组 DNA 分子的模拟操作(阅读教材 P6～P7)
1．材料用具：剪刀代表_E__c_o_R__Ⅰ__，透明胶条代表_D__N_A__连__接__酶__。
2．切割位点
(1)分别从两块硬纸板上的一条 DNA 链上找出
专题1 基因工程
1．1 DNA 重组技术的基本工具
专题1 基因工程
1．了解基因工程的概念、诞生及发展。 2.掌握限制酶及 DNA 连接酶的作用。(重、难点) 3．理解载体需具备的条件。(重 点)
专题1 基因工程
一、基因工程(阅读专题 1 前言部分)
基因技__术___
__G_—__A__—__A_—__T__—__T_—__C____序列，并选__G__—__A__之间作切口进行
(精品课件)S1-1DNA重组技术的基本工具
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加强做责任心，责任到人，责任到位 才是长 久的发 展。20.11.420.11.4Wednesday, November 04, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。13:20:0013:20:0013:2011/4/2020 1:20:00 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.11.413:20:0013:20Nov-204-N ov-20
基因重组
方法
杂交→自交 →选优
花药离体培 养、秋水仙 素诱导加倍
秋水仙素处 物理或化学方 DNA重组技术/ 理萌发的种 法处理动植物 基因拼接技术 子、幼苗 、微生物
不同个体的优良 明显缩短育种
优点 性状可集中到同 年限，后代一
一个个体上 般都为纯种
植物茎杆粗壮， 果实、种子大， 营养高
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种 进程
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重于泰山，轻于鸿毛。13:20:0013:20:0013:20Wednesday, November 04, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.11.420.11.413:20:0013:20:00November 4, 2020
•
加强自身建设，增强个人的休养。2020年11月4日下 午1时20分20.11.420.11.4
谢谢大家！
DNA连接酶的分类
E.coliDNA连接酶：只连接黏性末端
（来源：大肠杆菌）
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
（来源：T4噬菌体）
效率较低
2、作用部位： 磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。
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磷酸二酯键
氢键
G
A A C T T A A G
T
T C
G
C
基因工程的概念
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重组技术或基因 拼接技术。
寻根问底：
DNA连接酶与DNA聚合酶的区别
DNA连接酶 DNA聚合酶
对象
不需要模板 连接DNA片段
以一条DNA链为 模板，连接单个 核苷酸
作用
都是形成磷酸二酯键
三、分子运输车—基因进入受体细胞的载体
将目的基因送入受体细胞、并带动目的基因复制 作用： 必须具备的条件：
• 在受体细胞中能自我复制并稳定保存 • 有一至多个酶切割位点，而且每种酶切位 点最好只有一个 • 有标记基因，便于筛选（抗生素抗性基因、 产物具有颜色反应的基因等） • 对受体细胞无害
4.下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的 一组是（ D ）
A．①②
B．②③ C．③④
D．②④
5．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制 性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和 A之间，这是应用了酶的（ B ） A．高效性 B.专一性 C．多样性 D.催化活性受外界条件影响 6．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗 性基因，该抗性基因的主要作用是（ B ） A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测 C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
GAA T T C C T T AAG
中轴线
AAT T C G G C T TAA
黏性末端
CCC GGG GGG CCC
CCC GGG GGG CCC
平末端
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶 1、来源：主要是原核生物 2、种类：4000种。
3、作用及特点：一种限制酶只能识别一种特定
的核苷酸序列（回文序列）， 并且在特定部位切割DNA分子。 作用：识别特定核苷酸序列，切割磷酸二酯键
2. （多选）有关基因工程的叙述中，错误的是 （ BD ） A.基因工程技术能定向地改造生物的遗传性 状，培育生物新品种 B.重组DNA的形成在细胞内完成 C.目的基因须由运载体导入受体细胞 D.质粒都可作为运载体 3．不属于质粒被选为基因运载体的理由是（ D ） A．能复制 B．有多个限制酶切点 C．具有标记基因 D．它是环状DNA
特点：具有高度特异性
4、结果：形成
黏性末端 平末端
二、“分子缝合针”——DNA连接酶
把两条DNA片段之间的缝隙“缝合”起 1、作用：
来 GAAT T 是氢键）
A
2、种类及特点：
E.coliDNA连接酶：只能连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端 （效率低）
常用载体：
质粒（最常用）、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 等
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。
一、DNA 重组技术的基本工具 1．DNA 重组技术的“分子手术刀” (1)“分子手术刀”即 限制性核酸内切酶 。 (2)来源：主要从 原核生物 中分离。 (3)功能：识别 特定核苷酸序列 、切割 磷酸二酯键 。 (4)结果：产生 黏性末端 或 平末端 。
基因工程的概念
别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 实质(原理) 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达 基因重组 定向改造生物性状
基因工程的基本工具
阅读教材P4-P7，回答以下问题：
• 1、基因工程的三大工具分别是？ • 2、“手术刀”的来源、作用及特点、结果 • 3、“缝合针”的作用、分类、特点 • 4、DNA连接酶与DNA聚合酶的区别 • 5、“运输车”的作用、种类、必备的条件
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶 1、来源：主要是原核生物 2、种类：4000种。
3、作用及特点：
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸 序列（回文序列），并且在特定位点切 割DNA分子的磷酸二酯键。
限制性内切酶作用过程
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如， EcoRΙ、SmaΙ，也有少数有4、5或8个核苷酸组成。 大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC 序列，SmaI识别CCCGGG序列:
一种环状 基因工程常用载体是 质粒 ，其化学本质是_________
双链DNA分子 。 _____________
课堂巩固
1、关于限制酶的说法中，正确的是（ C ） A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基 序列 B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只 切割外源DNA D．限制酶只存在于原核生物中
2． E · coli DNA 连接酶与 T4DNA 连接酶 (1)化学本质： 均为蛋白质 。 (2)功能上的相同点：均可催化形成 磷酸二酯键 。 (3)功能不同点： T4DNA连接酶 可“缝合”黏性末端和
E·coli DNA连接酶则只能缝合“黏性末端”，不 平末端，
能缝合平末端。 3．基因工程常用的载体
磷酸二酯键
氢键
G
A A C T T A A G
T
T C
G
C
基因工程的概念
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重组技术或基因 拼接技术。
寻根问底：
DNA连接酶与DNA聚合酶的区别
DNA连接酶 DNA聚合酶
对象
不需要模板 连接DNA片段
以一条DNA链为 模板，连接单个 核苷酸
作用
都是形成磷酸二酯键
三、分子运输车—基因进入受体细胞的载体
将目的基因送入受体细胞、并带动目的基因复制 作用： 必须具备的条件：
• 在受体细胞中能自我复制并稳定保存 • 有一至多个酶切割位点，而且每种酶切位 点最好只有一个 • 有标记基因，便于筛选（抗生素抗性基因、 产物具有颜色反应的基因等） • 对受体细胞无害
4.下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的 一组是（ D ）
A．①②
B．②③ C．③④
D．②④
5．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制 性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和 A之间，这是应用了酶的（ B ） A．高效性 B.专一性 C．多样性 D.催化活性受外界条件影响 6．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗 性基因，该抗性基因的主要作用是（ B ） A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测 C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
GAA T T C C T T AAG
中轴线
AAT T C G G C T TAA
黏性末端
CCC GGG GGG CCC
CCC GGG GGG CCC
平末端
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶 1、来源：主要是原核生物 2、种类：4000种。
3、作用及特点：一种限制酶只能识别一种特定
的核苷酸序列（回文序列）， 并且在特定部位切割DNA分子。 作用：识别特定核苷酸序列，切割磷酸二酯键
2. （多选）有关基因工程的叙述中，错误的是 （ BD ） A.基因工程技术能定向地改造生物的遗传性 状，培育生物新品种 B.重组DNA的形成在细胞内完成 C.目的基因须由运载体导入受体细胞 D.质粒都可作为运载体 3．不属于质粒被选为基因运载体的理由是（ D ） A．能复制 B．有多个限制酶切点 C．具有标记基因 D．它是环状DNA
特点：具有高度特异性
4、结果：形成
黏性末端 平末端
二、“分子缝合针”——DNA连接酶
把两条DNA片段之间的缝隙“缝合”起 1、作用：
来 GAAT T 是氢键）
A
2、种类及特点：
E.coliDNA连接酶：只能连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端 （效率低）
常用载体：
质粒（最常用）、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 等
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。
一、DNA 重组技术的基本工具 1．DNA 重组技术的“分子手术刀” (1)“分子手术刀”即 限制性核酸内切酶 。 (2)来源：主要从 原核生物 中分离。 (3)功能：识别 特定核苷酸序列 、切割 磷酸二酯键 。 (4)结果：产生 黏性末端 或 平末端 。
基因工程的概念
别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 实质(原理) 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达 基因重组 定向改造生物性状
基因工程的基本工具
阅读教材P4-P7，回答以下问题：
• 1、基因工程的三大工具分别是？ • 2、“手术刀”的来源、作用及特点、结果 • 3、“缝合针”的作用、分类、特点 • 4、DNA连接酶与DNA聚合酶的区别 • 5、“运输车”的作用、种类、必备的条件
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶 1、来源：主要是原核生物 2、种类：4000种。
3、作用及特点：
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸 序列（回文序列），并且在特定位点切 割DNA分子的磷酸二酯键。
限制性内切酶作用过程
一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如， EcoRΙ、SmaΙ，也有少数有4、5或8个核苷酸组成。 大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC 序列，SmaI识别CCCGGG序列:
一种环状 基因工程常用载体是 质粒 ，其化学本质是_________
双链DNA分子 。 _____________
课堂巩固
1、关于限制酶的说法中，正确的是（ C ） A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基 序列 B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只 切割外源DNA D．限制酶只存在于原核生物中
2． E · coli DNA 连接酶与 T4DNA 连接酶 (1)化学本质： 均为蛋白质 。 (2)功能上的相同点：均可催化形成 磷酸二酯键 。 (3)功能不同点： T4DNA连接酶 可“缝合”黏性末端和
E·coli DNA连接酶则只能缝合“黏性末端”，不 平末端，
能缝合平末端。 3．基因工程常用的载体