高中生物人教版选修3DNA重组技术的基本工具
新课标人教版高中生物选修三专题一《DNA 重组技术的基本工具》精品
整的,这样的切口叫平末端。
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切断的DNA片段要与受体细胞的 DNA连接,你觉得可以用什么酶?
基因的针线──DNA连接 酶
DNA聚合酶和DNA连接酶有何 相同点和不同点?
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DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
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一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
1、来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的一
种酶。能将外来的DNA切断,由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的,故 名限制性核酸内切酶。
2、种类:4000种。
3、作用:识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸
序列,并且使每一条链中特定部位的两
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3、基因的运输工具——运载体
有标记基因的存 在,将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。
有切割位点
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能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
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练习
• 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 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
片段的3’末端的 羟基上,形成磷
酸二酯键
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限制酶切割后有两种不同的结果, 一种产生黏性末端,一种产生平末端。 那么恢复它们的连接时,所用DNA连 接酶是否可以不加选择?
E.coliDNA连接酶:连接黏性末端
T4DNA连接酶:连接黏性末端和平末端
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基因进入受体细胞的载体
人教版高中生物选修3第一章DNA重组技术的基本工具(课件 共32张PPT)
提示:操作剪刀请注意安全!
课堂小结
一、基因工程的概念:
二、DNA重组技术的基本工具:
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列,切开两个核 磷酸二酯键 ,产生________ 黏性末端 和_______ 平末端 。 苷酸之间的__________
2. DNA连接酶——“分子缝合针” 连接起来,恢复被限制酶切开的 (1)作用:将两条双链DNA_______ 磷酸二酯键 。 两个核苷酸之间的____________ (2)种类:①E.coli DNA连接酶 ②T4 DNA连接酶
2、种类:
4000种。
3、作用: 识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 序列,并且使每一条链中特定部位的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
4、结果: 形成两种末端 黏性末端 平末端
限制酶识别序列的特点
• 中轴线两侧的DNA上碱基呈反向对称,重复排列
中轴线
• 如:GAA TTC • CTT AAG
专题1 基因工程
因工程的概念
• 又称基因拼接技术,或重组DNA 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,
定向的改造生物的遗传性状。
知识重温:DNA分子的结构
1.DNA的基本组成单位: 脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
1、分类:
⑴ E· coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶 2、作用:将双链DNA片段“缝合”
起来,恢复被限制酶切开的两个
核苷酸之间的磷酸二酯键。
E· coli DNA连接酶或T4DNA连接酶 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。
高中生物 11 DNA重组技术的基本工具(教案)人教版选修3
1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标1.知识与技能(1)了解基因工程的基本概念。
(2)清楚基因操作的工具。
2.过程与方法(1)通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习,引导学生主动参与教学过程的探究活动,培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
(2)以具体事例讲述,学生制作模型,使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
3.情感态度和价值观(1)通过学习基因工程的概念,使学生认识到科学研究需要的严谨,激发为祖国而奋斗的精神。
(2)通过学习基因操作的工具,使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
一. 教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
二. 教学难点基因工程载体需要具备的条件。
三. 教具准备相应挂图,相关网络资料。
四. 课时安排1课时五. 教学过程一.复习导入新课教师活动:投影幻灯片,引导学生思考、分析讨论。
1.遗传的物质基础是什么?2.生物体遗传的基本单位是什么?3.为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢?4.生物的性状是怎样表达的?5.各种生物的性状都是基因特异性表达的结果,那么,人类能不能改造基因呢?使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢?6.各种生物间的性状千差万别,这是为什么呢?引导学生回答:生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例:1.青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素2.豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气3.人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度教师提问:以上几种生物各有其特定的性状,这些性状都是基因特异性表达的结果。
但是人类能不能改造基因呢?在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课1.基因工程的概念:课前布置学生自学教材上的知识内容,让学生理解基因工程的概念,并引导学生回答表中内容。
教师活动:投影问题引导学生讨论,引出基因操作的工具。
基因工程的操作水平是在DNA分子水平进行的,所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗?2.基因操作的工具教师活动:投影基因工程抗虫棉的简要过程。
高中生物新人教版选择性必修3重组DNA技术的基本工具课件(25张)
链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的 .
中心轴线处切开时,产生的是平末端
.
2.DNA连接酶——“分子缝合针”。 阅读教科书第72页相关内容,总结DNA连接酶的种类及作用。
种类 来源 特点
E.coliDNA连接酶 大肠杆菌
“缝合”黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体 “缝合”黏性末端和平末端,但连 接平末端的效率相对较低
碱基对之间的氢键
作用结果 将DNA切成两个或多个片段 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
2.载体上标记基因的作用。 (1)标记基因的类型:一般是抗生素抗性基因。 (2)标记基因的作用:目的基因要导入的受体细胞没有抵 抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体 进入受体细胞后,抗生素抗性基因表达,使受体细胞能够 抵抗相应抗生素,在受体细胞的培养体系中加入该种抗 生素就可以保留导入载体且标记基因正常表达的受体 细胞。
相同点 “缝合”双链DNA片段,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。 阅读教科书第72~73页相关内容,归纳质粒的本质及其作为载体 所具备的条件。 (1)常用载体:质粒。 ①特点:是一种裸露的、结构简单 、独立于真核细胞细胞核. 或原核细胞拟核DNA 之外,并具有自我复制能力的环状双链. DNA分子。
探究一 基因工程的诞生和发展
1.基因工程的概念。 阅读教科书第67页,分析基因工程的概念。 (1)利用的技术:转基因等技术。 (2)研究水平:分子水平。 (3)研究目的:创造出更符合人们需要的新的生物类型 和 生物产品。 (4)生物通过基因工程获得的遗传特性是该生物原来所拥 有的吗? 提示:不是,基因工程赋予了生物新的遗传特性。
精品高中生物人教版选修3课件:《 DNA重组技术的基本工具》课件ppt
1.1 DNA重组技术的基本工具
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三四
三、与遗传有关的各种酶的比较
名称 DNA 连接酶
限制性核 酸内切酶
作用
参与的生理 过程或应用
连接两个 DNA 片段
能够识别双链 DNA 分子 的某种特定核苷酸序列, 基因工程 并且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
特别提醒(1)当限制酶剪切目的基因一次时,获得的黏性末端或平 末端有2个,而不是1个,若剪切目的基因两次,共产生4个黏性末端或 平末端。
(2)限制酶切割载体的切割位点并不是任意的,必须保证至少有1 个完整的标记基因,以便于检测。
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1.1 DNA重组技术的基本工具
一二三四
2.限制酶和DNA连接酶的关系
-4-
1.1 DNA重组技术的基本工具 一二三四
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
Hale Waihona Puke 典例透析IANLITOUXI
2.基因工程的原理和理论基础 (1)原理:基因重组。 (2)理论基础 ①拼接:不同生物DNA分子的基本组成单位相同,都是4种脱氧核 苷酸;空间结构相同,都是规则的双螺旋结构。 ②表达:生物界共用一套遗传密码,相同的遗传信息在不同生物 体内表达出相同的蛋白质。
-5-
1.1 DNA重组技术的基本工具
一二三四
二、限制性核酸内切酶 1.切割后末端的种类
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
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1.1 DNA重组技术的基本工具 一二三四
生物选修三11DNA重组技术的基本工具
• 基因工程哺育抗虫棉的核心环节: 核心环节一: 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌
细胞内提取出来
核心环节二: 抗虫基因与运载体DNA连接
核心环节三: 抗虫基因导入受体(棉花)细胞
• 解决哺育抗虫棉的核心环节需要哪些工具?
核环节一的工具: 基因的剪刀——限制酶
核心环节二的工具: 基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
片段的3’末端 的羟基上,形成 磷酸二酯键
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体:
惯用的载体有: 质粒, λ噬菌体的衍生物, 动植物病毒等
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体:
基因工程的概念
基因工程又叫做基因拼接技术 或DNA重组技术。通俗地说, 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。
基因工程的含义
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象 操作水平
基因 DNA分子水平
有标记基因的存 在,将来可用含 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
基因的载体——“分子运输车”
载体必须含有的条件: 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存; 2、含有多个限制酶切点,方便与外源基因连接; 3、含有某些标记基因,便于进行筛选。(如抗菌素 的抗性基因、产物含有颜色反映的基因等 ) 4、对受体细胞无害
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,这样一种重组的DNA分子就形成了。
人教版高中生物选修三1.1《DNA重组技术的基本工具》ppt课件
能。Leabharlann 互补配对• [思维激活3] 在重组DNA分子的模拟操作中,剪刀所 剪位置应属何种部位?
• 提示 剪刀所剪位置应为3,5-磷酸二酯键。
• 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)有一个或多个限制酶切割位点,供外源DNA片 段插入。
基因转移载体—— 质粒 的发现
多种 限制酶 和 连接酶 ,以及 逆转录 酶
技术 (工具酶)的发现
支持
DNA合成和 测序
技术的发明
DNA体外重组
的实现、 重组DNA表达实验
的成功
第一例转基因动物问世、 PCR 技术的发明
• [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?
• 提示 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)供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载 体本身需要的基因之外,这样才不至于因目的基因的 插入而使其失活。
• 【巩固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
• 的标记基因如图所示,通过标记基因可
• 以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。
• 外源基因插入的位置不同,细菌在培养基
• 思维导图:
• 深度剖析 本题考查基因工程的概念。基因工程是在 生物体外,通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼 接”,对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合 (基因重组),然后导入受体细胞内进行繁殖,使重组 基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的基因产 物。但并不是所有的基因产物对人类都有益。基因工 程是分子水平上的生物工程。
3-1重组DNA技术的基本工具(教学课件)高中生物人教版 (2019)选择性必修3
两DNA片段要具 有相同且互补的 黏性末端才能拼 起来
注意:用DNA连接酶连接两个片段之间的磷酸二酯键 基因工程 不是连接氢键(氢键的形成不需要酶的催化)
02 “分子缝合针”----DNA连接酶
2. 种类: ①E.coli DNA连接酶
• 从大肠杆菌中分离得到 • 只能连接互补黏性末端
识别序列 GAATTC
【反馈练习】
①…CTGCA …G
A. ①③;②④
②…G …CTTAA
③ G… ACGTC…
④ AATTC… G…
B. ①②;③④ C. ①④;②③ D.以上都不对
缺口怎么办?
02 “分子缝合针”----DNA连接酶 1. 作用:将双链 DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸
3’
5’
01 “分子手术刀”----限制性内切核酸酶(限制酶)
读:5’→ 3’
仔列4细 有. 识观何别察 特序点左列?侧特四点种:限制酶识别的特定序
①大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸 组成,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。
EcoRⅠ 5’……G-A-A-T-T-C……3’ 3’……C-T-T-A-A-G……
2)分类:E.Coli DNA连接酶、T4DNA连接酶(来源、区别?) 3.“分子运输车”—— 载体
1)作用:将外源基因送入受体细胞
2)种类:质粒(最常用)、噬菌体、动植物病毒
3)应具备条件: ①有一个至多个限制酶切割位点 ——供外源DNA片段(目的基因)插入其中
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。
✭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。
人教版高中生物选择性必修3生物技术与工程课后习题 第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具
第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具基础巩固1.下列关于基因工程的叙述,错误的是( )A.一种限制酶一般只能识别特定的核苷酸序列B.基因工程所依据的原理是基因突变C.基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的D.基因工程能够定向地改变生物的性状,培育出新品种答案:B解析:基因工程依据的原理是基因重组。
2.20世纪90年代开始兴起的DNA疫苗被称为第三代疫苗。
医学专家将病毒抗原基因中的一段编码序列(通常是裸露的DNA)与质粒重组后注入人体的肌细胞内,通过表达使人获得免疫能力。
下列叙述错误的是( )A.病毒抗原基因与质粒重组时需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶B.病毒抗原基因在体内表达时会发生碱基互补配对C.重组质粒在机体细胞内表达后,能引起机体免疫反应D.重组质粒在机体细胞内的表达产物具有与原病毒一样的致病性答案:D解析:重组质粒在机体细胞内的表达产物为病毒抗原,能引起机体发生免疫反应,但不具有与原病毒一样的致病性。
3.限制酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。
下图为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ及BglⅡ的识别序列及每一种限制酶的特定切割部位。
其中切割出来的DNA片段末端可以互补结合的两种限制酶是( )A.BamH Ⅰ和EcoR ⅠB.BamH Ⅰ和Hind ⅢC.BamH Ⅰ和BglⅡD.EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ答案:C解析:BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端的碱基能互补配对。
4.下列关于质粒的说法,错误的是( )A.质粒存在于细菌和酵母菌等生物的细胞中B.质粒DNA分子中每个磷酸基团都连着两个脱氧核糖C.不同的质粒DNA中(A+G)/(T+C)的比值一定相同D.质粒是基因工程中常用的工具酶答案:D5.下列关于基因工程各种工具的叙述,错误的是( )A.E.coli DNA连接酶可以“缝合”黏性末端和平末端B.限制酶主要来自原核生物,限制酶一般不切割自身DNAC.载体上必须有2个以上限制性内切核酸酶的切割位点D.限制酶断开磷酸二酯键,T4 DNA连接酶能恢复磷酸二酯键答案:C6.已知在一线性DNA分子上有3个某种限制酶的切割位点,如下图中箭头所指。
(完整版)人教版生物选修三【全】
(3)常用受体细胞
大肠杆菌(E.coli)
(四)目的基因的检测与鉴定
目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中,是否能 够在受体细胞中稳定遗传和正确表达,只有通过检测、 鉴定才能得知。
常用的检测手段主要从分子水平和个体水平进行。
1.分子水平 (分子杂交技术) (1)检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
C 离体棉花 诱导选择叶片组织
请据图回答:
(1)A过程需要的酶有______限__制__性__内__切__酶__和__D_N__A_连__接__酶_________。
(2)B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是
___具__有__标__记__基__因__;__能__在__宿__主__细__胞___内__复__制__并__稳__定__保__存______。
抗虫基因 含kanr质粒
转基因 抗虫植株
A 构建
重组质粒
导入
土壤农杆菌 B 培养选择
含重组质粒 土壤农杆菌
侵染
D 检测
再生植株
分化
愈伤组织
C 离体棉花 诱导选择叶片组织
(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔 遗传规律。
①将转基因植株与____非__转__基__因__植__株__________杂交,其后代中抗卡那 霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1。
基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、 土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细 胞的途径,且因受体细胞的不同而不同。
1.导入植物细胞 (1)农杆菌转化法
(2)其他方法
• 基因枪法 • 花粉管通道法
人教版高中生物选修3专题1第1节DNA重组技术的基本工具(共53张PPT)
生物A基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
生物B基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
EcoRⅠ 酶切
……G AATTC…… ……CTTAA G……
……G AATTC…… ……CTTAA G……
不同来源的DNA片段混合
……GAATTC…… ……CTTAAG……
……GAATTC…… ……CTTAAG……
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 •
• 如:GAA TTC • CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
(专一性)
GAA TTC CTT AAG
EcoRⅠ
(在G与A之间切割)
CCC GGG GGG CCC
SmaⅠ
(在G与C之间切割)
AAG CTT TTC GAA
②T4DNA 连接酶
来源:T4噬菌体 作用特点:连接黏性末端和平末端
4、 DNA连接酶与DNA聚合酶比较
思考与探究 P7
4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗?
迄今为止,所发现的DNA连接酶都 不具有连接单链DNA的能力,至于原因, 现在还不清楚,也许将来会发现可以连 接单链DNA的酶。
SmaⅠ
平末端
平末端
一、限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀”
• ④作用: 切割DNA • ⑤结果:产生黏性未端和平末端
工具1:限制性核酸内切酶
1、简称: 限制酶 2、分布:主要在原核生物中
• 3、特点:识别特定核苷酸序列,
切割特定切点 (专一性)
• • 4、作用:切割DNA • • 5、结果:产生黏性未端或平末端
关键步骤三:抗虫基因进入棉花细胞 “分子运输车”—— 运载体
高中生物人教版选修3DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具学习目标:①简单描述基因工程的概念及目的。
②说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。
③利用DNA重组技术的工具解答有关题目。
重难点:DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用;基因工程载体需要具备的条件学习过程:一、基因工程的概念基因工程是指按照,进行严格的设计,并通过 DNA重组和转基因等技术,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。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。
二、DNA重组技术的基本工具1.“分子手术刀”——2.“分子缝合针”——3.“分子运输车”——(一)限制性核酸内切酶来源:主要是从中分离纯化出来的。
功能:能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列,并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开,因此具有性。
大多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成。
经限制酶切割产生的DNA片段末端是怎样的?经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:和。
前者是限制酶在它识别序列的将DNA的两条链切开产生的,后者是限制酶在它识别序列的切开产生的。
(二) DNA连接酶分类:根据酶的来源不同,可分为两类:一类是从中分离得到的,称为;另一类是从中分离出来的,称为。
两种DNA连接酶的比较:(1)相同点:都缝合键。
(2)区别:E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来,而不能将双链DNA片段之间进行连接;而TDNA连接酶既可以“缝4合”双链DNA片段互补的,又可以“缝合”双链DNA片段的。
但连接平末端的之间的效率较。
(三) 基因进入受体细胞的载体1.载体具备的条件:(1)(2)(3)2.基因工程中使用的载体有:、和等。
其中最常用的是。
质粒:是一种的、、,并具有能力的。
巩固练习:1、有关基因工程叙述正确的是()A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成是在细胞内完成的C、质粒都可作为运载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料2、下列关于酶的说法不正确的是()A、限制酶广泛存在于各种生物中,微生物中很少分布B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA的切点不同D、限制酶的作用主要是用来提取目的基因3、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()A、细菌质粒B、噬菌体C、动植物病毒D、细菌核区的DNA4、下列说法正确的是()A、DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”5、20世纪70年代,创立了一种新兴的生物技术——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6、下列关于基因工程的叙述中错误的是()A、基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向改造生物,培育新品种B、基因工程技术是唯一能冲破远缘杂交不亲和障碍,培育生物新类型的方法C、基因工程的基本工具是:限制性核酸内切酶、DNA连接酶和基因的运载体D、基因工程的研究成果,目前大多需要通过发酵工程和酶工程来实现产业化7、在基因工程中,作为基因运输工具的运载体,下列特征除哪项外,都是运载体必须具备的条件()A、能够在宿主细胞中复制,并稳定地保存B、具有多个限制酶切点C、必须是细菌的质粒或噬菌体D、具有某些标记基因●拓展题:8、番茄在运输过程中,由于过早成熟而易腐烂。
【课件】重组DNA技术的基本工具课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3
1977年,桑格
等科学家发明 了DNA序列分 析的方法。此 后,DNA合成 仪的问世为体 外合成DNA提
供了方便。
1983年, 科学家采用 农杆菌转化 法培育出世 界上第一例 转基因烟草。
1985年, 穆里斯等 人发明了 PCR。
21世纪以来,科 学家发明了多种 高通量测序技术, 加速了人们对基 因组序列的了解
5
’A
T
①两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋
3 而成双螺旋结构。 ’ ②脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在
C
G
外侧,构成基本骨架;碱基排列在内 侧。
T
A
3
’
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱
5 基对,A与T(两个氢键),G与C配对 ’ (三个氢键)。碱基之间这种一一对应
的关系,叫做碱基互补配对原则。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
第3章 基因工程
1.重组DNA技术的基本工具 2.基因工程的基本操作程序 3.基因工程的应用 4.蛋白质工程的原理和应用
基因工程
指按照人们的愿望, 通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,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。
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”。
环斑病毒的 非转基因木瓜
转基因木瓜
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?
思考:解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢?
关键步骤一: 抗病基因的提取出来 关键步骤二: 抗病基因与运载体DNA“缝合” 关键步骤三: 抗病基因进入 番木瓜
高中生物选择性必修三 第1节 重组DNA技术的基本工具
4.作用
(1)用它作为__运__输__工__具_______,将___目__的___基__因________送入受体细胞
中。
目的基因
(2)利用它在受体细胞内对__________________进行大量复制。
三.思考与讨论
(1)剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”? 提示:剪刀代表限制酶;透明胶条代表DNA连接酶。
(3)限制性内切核酸酶与DNA连接酶的关系 作用
应用
限制性内 切核酸酶
使特定部位的磷酸二 酯键断裂
用于提取目的基 因和切割载体
DNA连接 酶
在DNA片段之间重新形 成磷酸二酯键
用于目的基因 和载体的连接
思考与讨论:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
提示:DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
一、基因工程及其诞生与发展
1.基因工程的概念
(1)操作场所:_______生__物__体___外_________。
(2)操作技术:_____转__基__因_____________等技术。
(3)操作结果:赋予生物新的_____遗__传__特__性_________,创造出更符
合
生物类型
人们需要的新的___D__N__A_分___子_______和生物产品。
从社会中来
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2 nm,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,科学家究竞 用到了哪些“分子工具”?这些“分子工具” 各具有什么特征呢?
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DNA重组技术的基本工具
学习目标:
①简单描述基因工程的概念及目的。
②说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。
③利用DNA重组技术的工具解答有关题目。
重难点:DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用;基因工程载体需要具备的条件
学习过程:
一、基因工程的概念
基因工程是指按照,进行严格的设计,并通过DNA重组和转基因等技术,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。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。
二、DNA重组技术的基本工具
1.“分子手术刀〞——
2.“分子缝合针〞——
3.“分子运输车〞——
(一)限制性核酸内切酶
来源:主要是从中分离纯化出来的。
功能:能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列,并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开,因此具有性。
大多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成。
经限制酶切割产生的DNA片段末端是怎样的?
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:和。
前者是限制酶在它识别序列的将DNA的两条链切开产生的,后者是限制酶在它识别序列的切开产生的。
(二) DNA连接酶
分类:根据酶的来源不同,可分为两类:一类是
从中分离得到的,称为;另一类是从中分离出来的,称为。
两种DNA连接酶的比较:
〔1〕相同点:都缝合键。
〔2〕区别:E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来,而不能
DNA连接酶既可以“缝合〞双链DNA片段互补将双链DNA片段之间进行连接;而T
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的,又可以“缝合〞双链DNA片段的。
但连接平末端的之间的效率较。
(三) 基因进入受体细胞的载体
1.载体具备的条件:
〔1〕
〔2〕
〔3〕
2.基因工程中使用的载体有:、和等。
其中最常用的是。
质粒:是一种的、、,并具有能力的。
巩固练习:
1、有关基因工程表达正确的选项是〔〕
A、限制酶只在获得目的基因时才用
B、重组质粒的形成是在细胞内完成的
C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
2、以下关于酶的说法不正确的选项是〔〕
A、限制酶广泛存在于各种生物中,微生物中很少分布
B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C、不同的限制酶切割DNA的切点不同
D、限制酶的作用主要是用来提取目的基因
3、以下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〔〕
A、细菌质粒
B、噬菌体
C、动植物病毒
D、细菌核区的DNA
4、以下说法正确的选项是〔〕
A、DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的
B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体
D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆〞
5、20世纪70年代,创立了一种新兴的生物技术——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
6、以下关于基因工程的表达中错误的选项是〔〕
A、基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向改造生物,培育新品种
B、基因工程技术是唯一能冲破远缘杂交不亲和障碍,培育生物新类型的方法
C、基因工程的基本工具是:限制性核酸内切酶、DNA连接酶和基因的运载体
D、基因工程的研究成果,目前大多需要通过发酵工程和酶工程来实现产业化
7、在基因工程中,作为基因运输工具的运载体,以下特征除哪项外,都是运载体必须具备的条件〔〕
A、能够在宿主细胞中复制,并稳定地保存
B、具有多个限制酶切点
C、必须是细菌的质粒或噬菌体
D、具有某些标记基因
●拓展题:
8、番茄在运输过程中,由于过早成熟而易腐烂。
应用基因工程技术,通过抑制某
种促进果实成熟激素的合成能力,可使番茄贮藏时间延长,培育成耐贮藏的番茄新品种,这种转基因番茄已于1993年在美国上市。
请回答:
〔1〕促进果实成熟的重要激素是,它能够发生的化学反应类型有、
和。
〔2〕在培育转基因番茄的基因操作中,所用的基因的“剪刀〞是,基因的“针线〞是,基因的“运输工具〞是。
〔3〕与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程来培育新品种的主要优点是、和。
答案:〔1〕乙烯;加成;氧化,聚合
〔2〕限制酶; DNA连接酶;运载体
〔3〕目的性强;育种周期短;克服远缘杂交的障碍
9、根据下面实验原理和材料用具,设计实验选择运载体——质粒,探究质粒的抗菌素基因所合成的抗菌素类别。
实验原理:作为运载体的质粒,须有标记基因,这一标记基因是抗菌素抗性基因。
故凡有抗菌素抗性的细菌,其质粒才可能用作运载体。
材料用具:青霉素、四环素的10万个单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。
方法步骤:
第一步:取三个含细菌培养基的培养皿并标1、2、3号,在酒精灯旁,用三支注射器,分别注入1亳升蒸馏水、青霉素、四环素液,并使之分布在整个培养基表面。
第二步:将接种环在酒精灯火焰上方灼烧灭菌,并在酒精灯火焰旁取种,然后对三个培养皿接种。
第三步:将接种后的三个培养皿放入37度的恒温箱中培养24小时。
预期结果分析:
〔1〕设置1号的目的是,出现的现象是。
〔2〕如果1、2、3号培养皿的细菌都正常生长说明;如果1、2号培养皿的细菌能正常生长,3号培养皿的细菌不能正常生长那么说明
;
如果1、3号培养皿的细菌能正常生长,2号培养皿的细菌不能正常生长那么说明;
如果只有1号培养皿的细菌能正常生长,2、3号培养皿的细菌都不能正常生长那么说明。
答案:〔1〕对照;细菌能正常生长。
〔2〕此细菌的质粒上既有抗青霉素基因也有抗四环素基因;
此细菌的质粒上有抗青霉素基因但无抗四环素基因;
此细菌的质粒上有抗四环素基因但无抗青霉素基因;
此细菌的质粒上既无抗青霉素基因也无抗四环素基因。
知识拓展:。