1、1.1DNA重組技術(shù)的基本工具,專題1基因工程,1.結(jié)合課本插圖，記住DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。 2.結(jié)合圖15，識(shí)記基因工程中，作為載體需要具備的條件。,目標(biāo)導(dǎo)航,重難點(diǎn)擊,1.DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。 2.基因工程載體需要具備的條件。,方式一：抗蟲棉的研究開發(fā)是中國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，打破跨國(guó)公司壟斷，搶占國(guó)際生物技術(shù)制高點(diǎn)的成功事例?？瓜x棉的應(yīng)用使棉鈴蟲得到了有效控制，使殺蟲劑用量降低了7080%，有效保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，減少了農(nóng)民噴藥中毒事故，為棉花生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。 師：要實(shí)現(xiàn)抗蟲基因在棉花中的表達(dá)，提前要做哪些關(guān)鍵工作？ 生：要將抗蟲基

2、因切割下來(lái)；要將抗蟲基因整合到棉花的DNA上。,課堂導(dǎo)入,師：這里存在一個(gè)基因轉(zhuǎn)移的實(shí)際問題，就是如何將控制抗蟲的基因轉(zhuǎn)入棉花細(xì)胞的問題。 師：中國(guó)有句俗語(yǔ)叫“沒有金剛鉆兒，不攬瓷器活兒”?？茖W(xué)家們?cè)趯?shí)施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實(shí)施基因工程的三種“金剛鉆兒”，使基因工程的設(shè)想成為了現(xiàn)實(shí)。這三種“金剛鉆兒”是什么？有什么特點(diǎn)和具體作用？下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。,方式二：美國(guó)新奧爾良奧德班瀕危物種研究中心為探索一些人類疾病的治療方法，以貓為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(貓的基因構(gòu)成與人類相似)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。為了了解外源基因是否可以安全地移植到貓科動(dòng)物的基因序列中，該研究中心利用基因工程技術(shù)培育出美

3、國(guó)首只轉(zhuǎn)基因夜光貓。紫外線燈光下夜光貓的眼睛、牙床和舌頭會(huì)發(fā)出鮮艷的橙黃色的熒光。夜光貓的培育施工是在DNA分子水平上進(jìn)行的，在微小的DNA分子上進(jìn)行的操作，需要專用的工具。這些工具是什么？各自的作用是什么？讓我們一起來(lái)了解一下吧！,一、基因工程的概念、理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持,二、基因工程操作的兩種工具酶,三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,內(nèi)容索引,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練 當(dāng)堂檢測(cè) 自查自糾,一、基因工程的概念、理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持,1.基因工程的概念 (1)操作環(huán)境：生物體外。 (2)操作對(duì)象：基因。 (3)操作水平： 水平。 (4)主要技術(shù)： 和 等技術(shù)。 (5)操作結(jié)果：賦予生物以新的 ，創(chuàng)造出更符合人們需要的新

4、的 和生物產(chǎn)品。 (6)操作原理：。,DNA分子,知識(shí)梳理,答案,體外DNA重組,轉(zhuǎn)基因,遺傳特性,生物類型,基因重組,2.基因工程的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持,DNA,答案,中心法則,遺傳密碼,質(zhì)粒,限制酶,連接酶,逆轉(zhuǎn)錄,測(cè)序,DNA體外重組,重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn),PCR,1.基因工程操作導(dǎo)致的基因重組與有性生殖中的基因重組的主要區(qū)別是什么？,答案(1)有性生殖中的基因重組是隨機(jī)的，并且只能在同一物種間進(jìn)行； (2)基因工程可以在不同物種間進(jìn)行重組，并且方向性強(qiáng)，可以定向地改變生物的性狀。,答案,合作探究,2.不同生物的DNA分子能拼接起來(lái)的原因是什么？,答案(1)DNA分子的基本組成單位都是四種脫

5、氧核苷酸； (2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)； (3)所有生物的DNA堿基對(duì)均遵循嚴(yán)格的“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”。,3.外源基因能夠在受體內(nèi)表達(dá)，并使受體表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀，為什么？,答案(1)基因是控制生物體性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，具有相對(duì)獨(dú)立性； (2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則； (3)生物界共用一套遺傳密碼。,答案,活學(xué)活用,1.判斷正誤 (1)基因工程的原理是基因重組，只不過所發(fā)生的變異是定向的() (2)基因工程育種與雜交育種相比的優(yōu)點(diǎn)是打破了生殖隔離() (3)基因工程是一種可以定向改造生物遺傳特性的人工誘變(),答案,2. 科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物

6、技術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是() A.定向提取生物體內(nèi)的DNA分子 B.定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D.定向地改造生物的遺傳性狀,D,答案,問題導(dǎo)析,返回,(1)基因工程是在體外進(jìn)行 ，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)。 (2)重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生人類所需的，也就 地改造了生物的遺傳性狀。,基因重組,生物類型和生物產(chǎn)品,問題導(dǎo)析,答案,返回上頁(yè),返回,定向,二、基因工程操作的兩種工具酶,1.限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”,原核生物,知識(shí)梳理,答案,4 000,特定核苷酸序列,特定部位,磷酸二酯鍵,黏性末端,2.DNA連接酶“分子縫合針” (1)作

7、用：將 “縫合”起來(lái)，恢復(fù)被 切開的兩個(gè)核苷酸之間的 。 (2)種類：,雙鏈DNA片段,答案,磷酸二酯鍵,Ecoli,大腸桿菌,互補(bǔ)黏性末端,黏性末端,平末端,限制酶,1.分析下圖，回答關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的問題：,合作探究,(1)請(qǐng)舉例說明限制性核酸內(nèi)切酶的“限制性”表現(xiàn)在什么地方？這體現(xiàn)了酶的哪種特性？,答案表現(xiàn)在兩方面：限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別雙鏈DNA分子上某種特定的脫氧核苷酸序列； 只能在識(shí)別序列上特定的兩個(gè)脫氧核苷酸之間進(jìn)行切割。如EcoR只能識(shí)別GAATTC序列，且只切割GA之間的磷酸二酯鍵；這體現(xiàn)了酶具有專一性。,(2)在切割含目的基因的DNA分子時(shí)，限制性核酸內(nèi)切酶要切割幾個(gè)

8、磷酸二酯鍵？為什么？,答案4個(gè)。DNA分子為雙鏈，且目的基因兩端均含有限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)。,答案,(3)所有的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的脫氧核苷酸序列、切割位點(diǎn)相同嗎？為什么？,答案不相同。限制性核酸內(nèi)切酶是一類酶而不是一種酶，不同種類的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的序列和切割的位點(diǎn)不同，這與酶的專一性有關(guān)。,答案,2.請(qǐng)思考回答關(guān)于DNA連接酶的問題： (1)DNA連接酶和限制酶的作用和作用部位是否相同？,答案DNA連接酶和限制酶的作用正好相反，前者是“縫合”，后者是“切割”；但二者作用部位相同，都是特定部位的磷酸二酯鍵。,答案,(2)DNA連接酶的識(shí)別有無(wú)特異性？能否催化連接不同限制酶切割形成

9、的黏性末端？,答案DNA連接酶無(wú)識(shí)別的特異性，對(duì)于相同(或互補(bǔ))的黏性末端以及平末端都能連接，連接的是磷酸二酯鍵。不同限制酶切割形成的黏性末端只要相同(或互補(bǔ))，就可催化連接。,3.在下圖中標(biāo)出限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。,答案,答案如圖所示,限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶作用于a處化學(xué)鍵，而解旋酶作用于b處化學(xué)鍵。,3.判斷正誤 (1)不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端() (2)DNA重組技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體() (3)限制酶在原來(lái)的原核細(xì)胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞自身有害() (4)限制酶和DNA連接酶的作用部位一致，但作用相反() (5

10、)T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端() (6)DNA連接酶能連接所有相同或互補(bǔ)的黏性平端，故該酶沒有專一性 (),活學(xué)活用,答案,4.如下圖，兩個(gè)核酸片段在適宜條件下，經(jīng)X酶的催化作用，發(fā)生下列變化，則X酶是(),A,答案,問題導(dǎo)析,A.DNA連接酶 B.RNA聚合酶 C.DNA聚合酶 D.限制酶,(1) 可以連接兩個(gè)DNA片段之間的磷酸二酯鍵。 (2) 可以催化單個(gè)游離的核糖核苷酸形成RNA。 (3) 可以催化單個(gè)游離的脫氧核糖核苷酸形成DNA。 (4) 可以將DNA分子從特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割。,DNA連接酶,問題導(dǎo)析,答案,返回上頁(yè),RNA聚合酶,DNA聚合酶,限制酶,一題多

11、變,(1)若上圖中的圖改為下圖，則X酶應(yīng)對(duì)應(yīng)哪個(gè)選項(xiàng)？,答案D項(xiàng)。,答案,(2)根據(jù)圖中的片段，寫出對(duì)應(yīng)的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的特定核苷酸序列。,答案所識(shí)別的核苷酸序列為GAATTC。,答案,DNA連接酶和DNA聚合酶的異同點(diǎn),易錯(cuò)易混,返回,三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,1.種類：質(zhì)粒、 的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 2.常用載體質(zhì)粒 (1)本質(zhì)：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (2)質(zhì)粒作為載體所具備的條件 能 ：能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行 ，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行 。 有：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供 。 具有 ：具

12、有特殊的 ，供重組DNA的。,噬菌體,知識(shí)梳理,答案,自我復(fù)制,自我復(fù)制,自我復(fù)制,同步復(fù)制,切割位點(diǎn),外源基因插入,標(biāo)記基因,標(biāo)記基因,鑒定和選擇,(3)作用 作為運(yùn)輸工具，將目的基因。 質(zhì)粒攜帶目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。,導(dǎo)入受體細(xì)胞,答案,1.基因工程的載體和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體有哪些區(qū)別？,答案(1)主動(dòng)運(yùn)輸中載體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其作用是運(yùn)輸離子、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。 (2)基因工程中的載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA，其作用是攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。,答案,合作探究,2.載體的組成 分析質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)模式圖，回答下列問題：,(1)質(zhì)粒上抗生素抗性基因有什么作用？,答案作為標(biāo)記基因，

13、供重組DNA的鑒定和選擇。,(2)作為基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體，要求必須對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，為什么？,答案載體如果對(duì)受體細(xì)胞有害，其一旦被導(dǎo)入受體細(xì)胞，就會(huì)影響受體細(xì)胞的生命活動(dòng)，甚至破壞受體的生命活動(dòng)。,答案,5.質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。某細(xì)菌質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)入成功。外源基因插入的位置不同， 細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也不同，如圖所示 是外源基因插入位置(插入點(diǎn)有a、b、c)，請(qǐng)根 據(jù)表中提供的細(xì)菌生長(zhǎng)情況，推測(cè)三種 重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組 是(),活學(xué)活用,A.是c；是b；是a B.是a和b；是a；

14、是b C.是a和b；是b；是a D.是c；是a；是b,答案A,答案,問題導(dǎo)析,(1)細(xì)菌能在含 和 的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明_ 基因沒有被破壞，所以插入點(diǎn)是 。 (2)對(duì)細(xì)菌來(lái)說，能在含 的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而不能在含 的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明其 基因正常而_ 基因被破壞，插入點(diǎn)為 。 (3)細(xì)菌不能在含 的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明其_ 基因被插入而破壞，故插入點(diǎn)為 。,氨芐青霉素,答案,返回上頁(yè),問題導(dǎo)析,四環(huán)素,抗氨芐青,霉素基因和抗四環(huán)素,c,氨芐青霉素,四環(huán)素,抗氨芐青霉素,抗四環(huán)素,b,氨芐青霉素,抗氨芐青霉素,a,判斷正誤 (1)為供外源DNA插入質(zhì)粒，質(zhì)粒DNA分子上有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)()

15、 (2)質(zhì)粒上的特殊標(biāo)記基因可以供外源DNA片段插入質(zhì)粒() (3)細(xì)菌核區(qū)的DNA也常被用做載體(),答案,一題多變,_ _ (分子手術(shù)刀),來(lái)源：主要從 生物中分離純化出來(lái) 作用：識(shí)別 ， 并切割特定部位的_ 結(jié)果：產(chǎn)生 或平末端,基因工程的基本工具,限制性核,課堂小結(jié),答案,_ (分子縫合針),常用種類：EcoliDNA連接酶、T4DNA連接酶 作用實(shí)質(zhì)：在兩個(gè)DNA片段之間形成_,酸內(nèi)切酶,原核,雙鏈DNA分子中某種特定的核苷酸序列,磷酸二酯鍵,黏性末端,DNA連接酶,磷酸二酯鍵,載體, (分子運(yùn)輸車),返回,答案,常用載體： 、 、 等,必備條件, ； 具有 至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，

16、； _,質(zhì)粒,噬菌體的衍生物,動(dòng)植物病毒,能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存,一個(gè),供外源DNA片段插入,具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練 當(dāng)堂檢測(cè) 自查自糾,1.下列有關(guān)基因工程誕生的說法，不正確的是() A.基因工程是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展 起來(lái)的 B.工具酶和載體的發(fā)現(xiàn)使基因工程的實(shí)施成為可能 C.遺傳密碼的破譯為基因的分離和合成提供了理論依據(jù) D.基因工程必須在同物種間進(jìn)行,解析基因工程可在不同物種間進(jìn)行，它可打破生殖隔離的界限，定向改造生物的遺傳性狀。,D,1,2,3,4,5,解析答案,2.下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的說法中，正確的是() A.

17、其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B.DNA連接酶可恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA連接酶 D.限制酶切割后一定能產(chǎn)生黏性末端,解析限制酶和DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。,A,解析答案,1,2,3,4,5,3.結(jié)合圖，判斷下列有關(guān)基因工程的工具酶功能的敘述，不正確的是(),解析切斷a處磷酸二酯鍵的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，連接a處磷酸二酯鍵的酶為DNA連接酶；切斷b處氫鍵的酶為解旋酶。,D,解析答案,1,2,3,4,5,A.切斷a處的酶為限制性核酸內(nèi)切酶 B.連接a處的酶為DNA連接酶 C.切斷b處的酶為解旋酶 D.切斷b處的酶為限制性核酸內(nèi)切酶,4.下列有關(guān)細(xì)菌質(zhì)粒的敘

18、述，正確的是() A.質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀的細(xì)胞器 B.質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞中能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子 C.質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后在宿主細(xì)胞內(nèi)才能復(fù)制 D.細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行,解析質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子，可以在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)或宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。,B,解析答案,1,2,3,4,5,5.如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題：,1,2,3,4,5,(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是 ，二者還具有其他共同點(diǎn)，如 ， (寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為 ，則與之連接的目的基因切 割末端應(yīng)為 ；可使用 把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為 ，其作用