人教版高中生物选修3:专题1《1.1DNA重组技术的基本工具》课件
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1、1.1 DNA重组技术的基本工具,专题1 基因工程,学习目标 1.基因工程的概念、诞生和发展。 2.DNA重组技术所需三种基本工具的作用。 3.基因工程中载体需要具备的条件。,方式一 抗虫棉的研究开发是中国发展农业转基因技术,打破跨国公司垄断,抢占国际生物技术制高点的成功事例。抗虫棉的应用使棉铃虫得到了有效控制,使杀虫剂用量降低了70%80%,有效保护了农业生态环境,减少了农民喷药中毒事故,为棉花生产和农业的可持续发展做出了巨大贡献。 师:要实现抗虫基因在棉花中的表达,提前要做哪些关键工作? 生:要将抗虫基因切割下来;要将抗虫基因整合到棉花的DNA上。 师:这里存在一个基因转移的实际问题,就是
2、如何将控制抗虫的基因转入棉花细胞的问题。,师:中国有句俗语叫“没有金刚钻儿,不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前,苦苦求索,终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”,使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”是什么?有什么特点和具体作用?下面我们就来学习这方面的内容。 方式二 科学设想,能否让禾本科植物也能固定空气中的氮?能否让细菌“吐出”蚕丝?能否让微生物产生人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物?经过多年努力,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。这一技术是在DNA分子水平上进行的,在微小的DNA分子上进行的操作,需要专用的工具。这些工具是什么?各自的作用是什么
3、?让我们一起来了解一下吧!,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.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_和转基因技术,赋予生物以新的 ,从而创造出更符合_的新的生物类型和生物产品。又称为DNA重组技术。,一、基因工程的概念和诞生,人们的意愿,体外DNA重组,遗传特性,人们需要,2.基因工程的诞生 (1)理论基础 是遗传物质的证明。 DNA双螺旋结构和 的确立。 遗传密码的破译:所有生物共用一套 。,DNA,中心法则,遗传密码,(2)技术支持 基因转移载体的发现:质粒有 能力,并且可以在细菌细胞间转移。 工具酶的发现:陆续发现了多种限制酶、连接酶以及逆转录酶。 DNA
4、合成和测序技术、体外重组技术的实现。 重组DNA表达实验的成功。,自我复制,1.对基因工程概念的理解,2.基因工程的理论基础 (1)几乎所有生物的DNA分子都具有相似的成分和结构,即都是由4种脱氧核苷酸形成规则的双螺旋结构,这为不同生物的DNA拼接提供了物质基础。 (2)所有生物共用一套遗传密码,这为一种生物的基因在其他生物体内正常表达提供了可能。 (3)基因是控制生物体性状的结构和功能单位,具有相对独立性,这为目的基因在受体细胞中的独立表达提供了可能。,例1 (2017洛阳校级月考)下列叙述符合基因工程概念的是 A.在细胞内将DNA进行重组,赋予生物新的遗传特性 B.将人的干扰素基因重组到质
5、粒上后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株 C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株 D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上,答案,解析,解析 基因工程是在生物体外将DNA进行重组,赋予生物新的遗传特性,A项错误; B项符合基因工程的概念; C项属于诱变育种; D项外源基因导入细菌不是人为操作的,不属于基因工程的范畴。,例2 目前,科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中,在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列不是这一先进技术的理论依据的是 A.所有生物共用一套遗传密码 B.基因能控制蛋白质的合成 C.兔子血红蛋白基因与大肠杆
6、菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成,都遵循相同的碱基互补配对原则 D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先,答案,解析,解析 题干表述的是目的基因导入受体细胞并得以表达的过程,目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质,说明控制其合成的信使RNA上的密码子是共用的,相同的密码子决定相同的氨基酸,A项正确; 基因是通过转录获得信使RNA,进而控制蛋白质的合成,B项正确; 基因是有遗传效应的DNA片段,只要是双链DNA都遵循碱基互补配对原则,其组成原料都是四种脱氧核苷酸,C项正确; 生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系,D项错误。,基因重组的三种主要类型 (1)减数第一次分裂四分
7、体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体间交叉互换,导致染色单体上的基因重新组合。 (2)减数第一次分裂后期,随着非同源染色体的自由组合,非同源染色体上的非等位基因也自由组合。 (3)人工操作导致的基因重组,即基因工程。,方法链接,1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”,二、基因工程操作的两种工具酶,4 000,原核生物,特定核苷酸序列,特定部位,磷酸二酯键,黏性末端,2.DNA连接酶“分子缝合针” (1)作用:将 “缝合”起来,恢复被 切开的两个核苷酸之间的 。,双链DNA片段,限制酶,磷酸二酯键,(2)种类,大肠杆菌,互补黏性末端,黏性末端,平末端,Ecoli,与DNA相关的五种酶的比较,归纳总结
8、,例3 下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法中,正确的是,注:Y表示C或T,R表示A或G。,A.一种限制酶只能识别一种核苷酸序列 B.限制酶切割后一定形成黏性末端 C.不同的限制酶可以形成相同的黏性末端 D.限制酶的切割位点在识别序列内部,答案,解析,解析 根据表格内容可以推知,每种限制酶都能识别特定的核苷酸序列,但不一定只能识别一种序列,如限制酶Hind,A项错误; 限制酶切割后能形成黏性末端或平末端,如限制酶Hind切割后露出平末端,B项错误; 不同的限制酶切割后可能形成相同的黏性末端,如限制酶BamH和Sau3A切割后露出的黏性末端相同,C项正确
9、; 限制酶的切割位点可以位于识别序列的外侧,如Sau3A,D项错误。,A.与是由相同限制酶切割产生的 B.DNA连接酶可催化与的连接 C.经酶切形成需要脱去2分子水 D.DNA连接酶与DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端,例4 关于下图所示黏性末端的叙述,正确的是,答案,解析,解析 与的黏性末端相同,但它们识别的碱基序列不同,应不是相同的限制性核酸内切酶切出来的, A项错误; 酶切获得需要消耗2个水分子,C项错误; DNA聚合酶作用的是单个游离的脱氧核苷酸, D项错误。,黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的判断方法 将黏性末端或平末端之一旋转180后,看它们是否是完全相同的结构。是,则为
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