最新86099选修3专题1基因工程1.1DNA重组的技术基本工具PPT课件
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DNA重组技术的基本工具(精校版)ppt课件
A
T
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连接酶连接磷酸二酯键
G
C
C
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磷 酸 二 酯 键
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作用部位： 是磷酸二酯键（扶手）
不是氢键（梯子）
DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。
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连接酶种类： 分类
E.coli DNA连接酶
作用 连接黏性末端
T4DNA连接酶
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G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
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二、分子缝合针——DNA连接酶
DNA连接酶的作用过程：
“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
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§1-1 DNA重组技术的基本工具
“分子手术刀” ──限制酶 “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
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一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
1、来源：主要从原核生物分离纯化出来
质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
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议一议
1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？ 双链DNA
最新人教版 生物选修三：1.1《DNA重组技术的基本工具》ppt课件
4．基因进入受体细胞的载体 (1)载体具备的条件：
a.○23 __有__一__个__至__多__个__限__制__酶__切__割__位__点________________；
b．在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；
c.○24 _有__特__殊__的__遗__传__标__记__基__因_______________________。 (2)基因工程中使用的载体有：○25 __质__粒____、λ 噬菌体的衍 生物和○26 __动__植__物__病__毒__等。其中最常用的是质粒。它是一种裸 露的、○27结__构__简__单__、○28 _独__立__于__细__菌__拟__核__D_N__A_之__外_，并具有○29
2 预习导学 3 要点精析 4 思维升华
5 知识构建 6 应用探究 7 课时作业
目标定位
• 1．认同基因工程的诞生和发展离不开理论研 究和技术创新。
• 2．简述DNA重组技术所需三种基本工具的 作用。(重、难点)
• 3．简述基因工程中载体需要具备的条件。 (重点)
预习导学
• 一、基因工程的概念
的两个核苷6酸之间的⑧___________断开， 因此具有⑨________性。黏性大末多端数限平制末酶端的识 别序列由⑩________个中核轴线苷两酸侧组成。经限制 酶切割产生的DNA片段末端通常有两中轴种线形处式： ⑪________和⑫________。前者是限制酶 在它识别序列的⑬_______________将DNA 的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识
• 二、DNA重组技术的限基制本性核工酸具内切酶
• 1．工具简介
DNA连接酶
• (1)“分子手术刀”—基—④因进_入__受_体__细_胞_的载体
1.1用《DNA重组技术的基本工具》课件(新人教版选修3)
G A A T T C G C T T A A G C
磷酸二酯键
即脱氧核糖、 即脱氧核糖、磷 酸之间的连接
5
A
1
磷 酸 二 酯 键
4 3 2
5 4 3
T
1 2
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸 大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸 组成，例如， 组成，例如，EcoRΙ、SmaΙ，也有 、 ， 少数有4、 或 个核苷酸组成 个核苷酸组成。 少数有 、5或8个核苷酸组成。 大肠杆菌的一种限制酶（ 大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识 Ⅰ 能识 序列， 识别CCCGGG 别GAATTC序列，SmaI识别 序列 识别 序列: 序列
基因工程的概念： 基因工程的概念：
基因工程是指按照人们的愿望， 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，并通过体外DNA重组和转基因等 的设计，并通过体外 重组和转基因等 技术，赋予生物以新的遗传特性， 技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创 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 物产品。由于基因工程是在 分子水平 上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重 上进行设计和施工的，因此又叫做 重 组技术或基因拼接技术。 组技术或基因拼接技术。
基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来 的基因在乙生物体内进行表达， 的基因在乙生物体内进行表达，还 得将这个基因送到乙生物的细胞内 去！能将外源基因送入细胞的工具 就是载体。 就是载体。
大肠杆菌细胞
拟核
质粒
作为载体的必要条件
能自我复制 有切割位点 有标记基因 对受体细胞无害
随堂练习：
1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ） 、关于限制酶的说法中，正确的是（ A、限制酶是一种酶，只识别 、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序 碱基序 列 B、EcoRI切割的是 切割的是G—A之间的氢键 、 切割的是 之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的 分子， ．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切 分子 割外源DNA 割外源 答案： D．限制酶只存在于原核生物中 答案：C ．
磷酸二酯键
即脱氧核糖、 即脱氧核糖、磷 酸之间的连接
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磷 酸 二 酯 键
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1 2
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸 大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸 组成，例如， 组成，例如，EcoRΙ、SmaΙ，也有 、 ， 少数有4、 或 个核苷酸组成 个核苷酸组成。 少数有 、5或8个核苷酸组成。 大肠杆菌的一种限制酶（ 大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识 Ⅰ 能识 序列， 识别CCCGGG 别GAATTC序列，SmaI识别 序列 识别 序列: 序列
基因工程的概念： 基因工程的概念：
基因工程是指按照人们的愿望， 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，并通过体外DNA重组和转基因等 的设计，并通过体外 重组和转基因等 技术，赋予生物以新的遗传特性， 技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创 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 物产品。由于基因工程是在 分子水平 上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重 上进行设计和施工的，因此又叫做 重 组技术或基因拼接技术。 组技术或基因拼接技术。
基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来 的基因在乙生物体内进行表达， 的基因在乙生物体内进行表达，还 得将这个基因送到乙生物的细胞内 去！能将外源基因送入细胞的工具 就是载体。 就是载体。
大肠杆菌细胞
拟核
质粒
作为载体的必要条件
能自我复制 有切割位点 有标记基因 对受体细胞无害
随堂练习：
1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ） 、关于限制酶的说法中，正确的是（ A、限制酶是一种酶，只识别 、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序 碱基序 列 B、EcoRI切割的是 切割的是G—A之间的氢键 、 切割的是 之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的 分子， ．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切 分子 割外源DNA 割外源 答案： D．限制酶只存在于原核生物中 答案：C ．
1.1DNA重组技术的基本工具-人教版选修三精品PPT教学课件
不 作用 游离的DNA片
同 对象
段
单个的脱氧核苷酸
点 作用 形成完整的 结果 DNA分子
形成DNA的一条链
用途 基因工程
DNA复制
2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较
(1)区别
作用
应用
限制性核 使特定部位的磷 用于提取目的基 酸内切酶 酸二酯键断裂 因和切割载体
DNA连接 酶
在DNA片段之 间重新形成磷酸
生物体外
操作对象 操作水平
结果
___基_因_____ ___D__N_A_分__子__水__平____ _新__的__生__物_类__型__和__生__物_产__品__
__
想一想 1．从结构上分析，为什么不同生物的DNA 能够重组？ 【提示】 (1)基本单位相同。(2)空间结构 相同。
二、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.来源：主要来自于__原__核_生__物____。 2.特点 (1) 识 别 双 链 DNA 分 子 的 某 种特_定__核__间的 _____________断开。
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。
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。
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。
DNA重组技术的基本工具PPT课件
随堂达标检测
活页规范训练
基因工程的工具酶
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源
主要来自于 原核生物
。
(2)特点
① 识 别 双 链 DN特A 定核分苷酸子 的 某 种
序列；
磷酸二酯键
②使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
断裂。
(3)作用结果
中心轴线两侧
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中的心末轴端线。
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基因进入受体细胞的载体—— “分子运输车”
1．载体的种类有 质粒 λ噬、菌体
动植的物衍病生毒物、
等。
2．常用载体——质粒
(1)质粒是一种自裸我露复的制、结构简单双、链独环立状于DN细A 菌拟核DNA之外，
并具有
限制酶切割 能 力 的
分子外。源
(2)质粒DNA分子上有标一记至基多因个
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A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 思维导图：
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SUCCESS
THANK YOU
2024/10/15
课堂互动探究
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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，有 的细菌只有一个，有的细菌有多个。 (2)λ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。
高中生物 人教版 选修3 专题1 基因工程 1.1DNA重组的基本工具(共19张PPT)
3.特性： 识别双链DNA分子中特定核苷酸序列, 专一性 切割特定核苷酸序列中特定的位点。
4.识别序列的组成： 大多数由六个核苷酸组成
5.作用部位： 磷酸二酯键
6.作用结果: 产生黏性末端或平末端
2020/6/12
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2020/6/12
5
2020/6/12
6
【问题探究】 1.限制性核酸内切酶能不能识别并切割RNA序列？ 2.限制酶与解旋酶作用位点的区别？ 3.限制酶的命名原则？
2
问题展示
1.掌握DNA重组技术所需三种基本 工具。 2.理解并记忆三种工具的作用及其 特点。
2020/6/12
3
【问题解决一】分子手术刀--限制性核酸内切酶
1.来源： 主要从原核生物中分离纯化。
2.作用：
能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列， 并且使每一条链中特定部位的两个 核苷酸之间
磷酸二酯键断开。
(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC… （4） …G
…G …CTTAA
…TG
CG…
(5) G…
(6) …GC (7) GT…
(8)AATTC…
ACGTC… CA…
…CG G…
总你结是规否律能:用限D制NA酶连所接识酶别将的它序们列连有接什起么来特？点？
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。
C.RNA酶
D.运载体
2020/6/12
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5.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，
需使用（ ）
A. 同种限制酶
B. 两种限制酶
A
C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
人教版选修3 1.1 DNA重组技术的基本工具 课件(61张)
答案：(1)蛋白质 (2)质粒 动植物病毒 (3)DNA (4)染色体 (5)信号分子
1．质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述 正确的是( ) A．质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链 DNA 分子 B．在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点 C．携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体 DNA 上才会随后者的复制而复制 D．质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组 DNA 的鉴定和选择
2．基因工程的理论基础 (1)拼接的基础 ①基本组成单位相同：不同生物的 DNA 分子都是由脱氧核苷 酸构成的。 ②空间结构相同：不同生物的 DNA 分子一般都是由两条反向 平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。 ③碱基配对方式相同：不同生物的 DNA 分子中两条链之间的 碱基配对方式均是 A 与 T 配对，G 与 C 配对。 (2)表达的基础：生物共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不 同生物体内可表达出相同的蛋白质。
解析：选 B。DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都是催化 2 个脱氧核 苷酸分子之间形成磷酸二酯键。但 DNA 连接酶是在 2 个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，将 2 个 DNA 片段连接成重组 DNA 分子；DNA 聚合酶是将单个的核苷酸分子加到已存在的核酸片 段上形成磷酸二酯键，合成新的 DNA 分子。
1．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( ) A．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 B．限制酶的活性受温度、pH 的影响，总有一个最合适的条件 C．限制酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键 D．限制酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体
解析：选 A。限制酶只能识别双链 DNA 分子的某种特定的脱 氧核苷酸序列，不能识别 RNA 分子的核糖核苷酸序列，A 项 错误；同其他的酶一样，限制酶同样受温度和 pH 的影响，而 且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适 pH，B 项正确； 限制酶催化的是特定部位磷酸二酯键的断裂，属于水解反应， C 项正确；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，也有 来自真核细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，D 项正 确。
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DNA 片段末端连接起来，重新形成磷酸二酯键。
D项只涉及了E·coliDNA连接酶的作用。
“分子运输车”
载体的作用：
基因的载体
1、将外源基因转移到受体细胞中去。
2、利用载体在受体细胞内对外源基因进行大量复制。
载体必须具备的条件：
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；
本
课
时
栏
目 开
从上图可知 S 基因是有遗传效应的__D_N__A_片__段____。
关
“分子手术刀”
限制性核酸内切酶(简称限制酶)
分布：主要在原核生物中
特点：特异性，一种限制酶只
能识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列， 并在特定的切点上切割 DNA分子。
切点：磷酸二酯键
例如：EcoRⅠ限制酶只识别GAATTC，并在GA间切割
酸→DNA＋H2O。
(3)○和 之间的化学键为_磷__酸__二__酯____键。
本
课 (4)
之间的化学键为_氢__键___，可用_解__旋__酶___断裂，
时 栏
也可加热断裂。
目 开
(5)每个脱氧核糖连接着_2_个磷酸，分别在 3 号、5 号碳原子
关 上相连接。
知识·酶
DNA 聚合酶
相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
本
模板 不需要模板 需要 DNA 的一条链为模板
课
时 栏 目 开 关
不 同
作用 过程
在两个 DNA 片 将单个核苷酸加到已存在的
段 之 间 形 成 磷 核酸片段的 3′端的羟基上，
酸二酯键
形成磷酸二酯键
点 作用 结果
形成完整的 DNA 分子
2．下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述，正确的是 ( B )
A．将单个核苷酸加到某 DNA 片段末端，形成磷酸二酯键
B．将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸
本
二酯键
课 时
C．连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键
栏 目
D．只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来
开 关
解析 选项 A 是 DNA 聚合酶的作用。DNA 连接酶能将双链
知识·储备区
1．DNA 分子的组成
本
课
时
栏
目
N P 脱氧核糖
开
关
脱氧核苷酸
知识·储备区
2．DNA 的平面结构
本 课 时 栏 目 开 关
(1)配对的碱基，A 与 T 之间形成_两__个氢键，G 与 C 之 间形成_三__个氢键。_C_—__G___比例越大，DNA 结构越稳定。
知识·储备区
(2)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷
86099选修3专题1基因工程 1.1DNA重组的技术基本工
具
第 1 课时 DNA 重组技术的基本工具
[学习目标]
本 课
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。
时 栏
2. 结合图 1－5，识记基因工程中，作为载体需要具备的条件。
目 开
[学习重点]
关 DNA 重组技术三种基本工具的作用和特点。
基因工程
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格 的设计，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。
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 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 人类需要的基因产物
3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素 的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等） 4、对受体细胞无害。 常用的载体有：
质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等。
质粒
质粒是基因工程最 常用的运载体，它广泛 地存在于细菌中，是细 菌染色体外能够自主复 制的很小的环状DNA分 子，大小只有普通细菌 拟核DNA的百分之一。
限制酶在原核生物中的作用是什么吗？
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制 酶是一种防御工具，当外源DNA侵入时，会利用限制 酶将外源DNA切割掉，使之失效，保证自身的安全。
为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？
因为含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或不 具备这种限制酶的识别序列，或通过甲基化酶将甲 基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其 切开。
形成 DNA 的一条链
用途 基因工程
DNA 复制
“分子缝合针”
DNA连接酶
种类 来源
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌
T4DNA连接酶 T4噬菌体
连接末
既可连接黏性末端，
端类型 只能连接黏性末端 又可连接平末端。
共性
这两种连接酶催化反应基本相同，都是连 接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。
学习·探究区
SmaⅠ限制酶只识别CCCGGG，并在GC间切割。
EcoRⅠ限制酶
酶切位点
SmaⅠ限制酶
酶切位点
CT TCATGAATTCCGTACCCGGGCCTAA GAAGTACTTAAGGCATGGGCCCGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
黏性末端
GGGCCTAA CCCGGATT
平末端
AATTCCGTACCC GGCATGGG
“分子缝合针”
DNA连接酶
DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么 部位？
磷酸二酯键
G CTTAA
AATTC G
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
答：不一样。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键, 二者的差别主要表现在：
（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的 3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个 DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段 之间形成磷酸二酯键。
（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过 磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是 将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需 要模板。
此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质 各不相同。
学习·探究区
2．DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较
转基因超级鼠
蓝色妖姬
日本三得利公司2009年10月20日宣布，将于11月3 日发售世界上首次培育成功的蓝玫瑰。
玫瑰的基因不能编码合成蓝色色素，三得利公司 通过把三色紫罗兰的基因植入玫瑰，培育出含蓝色素 的玫瑰，售价在2000日元至3000日元。
DNA重组技术的基本工具
“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