《高中生物 探究導學課型 專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術的基本工具同課異構課件 新人教版選修3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中生物 探究導學課型 專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術的基本工具同課異構課件 新人教版選修3.ppt（39頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術的基本工具,探究1 基因工程的概念、理論基礎及技術支持 【研讀教材自主認知】 1.基因工程的概念: (1)技術:____________和_______等技術。 (2)目的:創(chuàng)造出更符合人們需要的_____________和生物產品。 (3)設計和施工水平:____________。,體外DNA重組,轉基因,新的生物類型,DNA分子水平,2.基因工程的理論基礎及技術支持(連線):,,,,,,,,,【合作探究核心歸納】 1.基因工程概念的理解: (1)基因工程操作導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? 提示:①有性生殖中的基因重組是隨機的,并且只能在同一物種間進行;②基因工程可以在不同物種間進行重組,并且方向性強,可以定向地改變生物的性狀。 (2)基因工程中的DNA重組過程在哪里進行操作?屬于哪一水平? 提示:在體外進行;屬于DNA分子水平。,2.基因工程理論基礎: (1)不同生物的DNA分子能拼接起來的原因是什么? 提示:①DNA分子的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸;②雙鏈DNA分子 的空間結構都是規(guī)則的雙螺旋結構;③所有生物DNA堿基對均遵循嚴格 的“堿基互補配對原則”。 (2)外源基因能夠在受體內表達,并使受體表現(xiàn)出相應的性狀,為什么? 提示:①基因是控制生物體性狀的結構和功能單位,具有相對獨立性; 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。,【過關小練即時應用】 1.科學家們經過多年努力,創(chuàng)立了一種新興生物技術——基因工程,實施該工程的最終目的是 ( ) A.定向提取生物體的DNA分子 B.定向地對DNA分子進行“剪切” C.在生物體外對DNA分子進行改造 D.定向地改造生物的遺傳性狀 【解析】選D?；蚬こ棠馨凑杖藗兊囊庠竿ㄟ^相關技術操作賦予生物以新的遺傳特性。,2.(2015南通高一檢測)某科研小組將人的生長抑制素釋放因子的基因轉移到大腸桿菌,并獲得表達,此文中的“表達”是指該基因在大腸桿菌內 ( ) A.能進行DNA復制 B.能傳遞給細菌后代 C.能合成生長抑制素釋放因子 D.能合成人的生長激素 【解析】選C。基因的表達就是基因通過轉錄、翻譯合成基因決定的蛋白質,從而使生物體表現(xiàn)出相應的性狀。,探究2 基因工程操作的兩種工具酶 【研讀教材自主認知】 1.限制性核酸內切酶——“分子手術刀”:,原核生物,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)作用:縫合雙鏈DNA片段,恢復兩個核苷酸之間的___________。 (2)種類(連線):,磷酸二酯鍵,,,,,,【小判斷】 (1)基因工程中限制酶的作用是識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列, 并切割DNA雙鏈。 ( ) 【分析】限制酶能夠識別特定的脫氧核苷酸序列,并在特定位點切割 DNA分子。 (2)限制性核酸內切酶的識別序列只能是GAATTC。 ( ) 【分析】限制性核酸內切酶的種類有數(shù)千種,不同的限制性核酸內切 酶識別和切割特定的核苷酸序列。,√,,(3)用限制性核酸內切酶可以切割煙草花葉病毒的核酸。 ( ) 【分析】煙草花葉病毒的核酸是RNA,而限制性核酸內切酶切割的是 DNA。 (4)DNA連接酶只能連接兩個末端具有互補堿基的DNA分子片段。 ( ) 【分析】DNA連接酶既能連接具有互補堿基的黏性末端,也能連接沒有 互補堿基的平末端。,,,【合作探究核心歸納】 1.限制性核酸內切酶的作用特點: 分析下圖,回答問題,(1)限制性核酸內切酶的“限制性”表現(xiàn)在什么地方?請舉例說明。 提示:表現(xiàn)在兩方面。①限制性核酸內切酶只能識別DNA分子上特定的脫氧核苷酸序列;②只能在識別序列上特定的兩個脫氧核苷酸之間進行切割,如EcoRⅠ只能識別GAATTC序列,且只切割G-A之間的磷酸二酯鍵。,(2)在切割含目的基因的DNA分子時限制性核酸內切酶要切割幾個磷酸二酯鍵?為什么? 提示:4個。DNA分子為雙鏈,且目的基因兩端均含有限制性核酸內切酶的識別位點。 (3)所有的限制性核酸內切酶識別的脫氧核苷酸序列、切割位點相同嗎?為什么? 提示:不相同。限制性核酸內切酶是一類酶而不是一種酶,不同種類的限制性核酸內切酶識別的序列和切割的位點不同,這與酶的專一性有關。,2.DNA連接酶的作用及特點: (1)DNA連接酶和限制性核酸內切酶的作用是否相同?作用部位呢? 提示:作用不同,但是作用部位相同。限制性核酸內切酶是斷裂磷酸二酯鍵,形成DNA片段;DNA連接酶是形成磷酸二酯鍵,連接DNA片段。 (2)DNA連接酶和DNA聚合酶均能形成磷酸二酯鍵,二者的作用對象相同嗎?為什么? 提示:不相同。DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來,而DNA聚合酶是將單個的脫氧核苷酸加到已有的DNA片段上。,【歸納總結】DNA連接酶和DNA聚合酶的異同點,【過關小練即時應用】 1.(2015黃岡高二檢測)如下圖所示,兩個核酸片段在適宜條件下,經X酶的催化作用,發(fā)生下述變化,則X酶是 ( ) A.DNA連接酶 B.RNA聚合酶 C.DNA聚合酶 D.限制性核酸內切酶,【解題指南】解答本題需理解以下兩點: (1)正確區(qū)分限制性核酸內切酶與DNA連接酶的作用特點。 (2)正確區(qū)分DNA聚合酶和RNA聚合酶的作用。 【解析】選A。DNA連接酶的作用是將兩個黏性末端連接在一起;RNA聚合酶是在RNA復制或轉錄過程中,把核糖核苷酸連接在一起;DNA聚合酶是在DNA復制過程中催化脫氧核苷酸的聚合反應;限制性核酸內切酶是識別和切割DNA分子內的特定核苷酸序列,切割結果得到黏性末端或平末端。,【互動探究】 (1)若上題中的圖改為下圖,則X酶應對應哪個選項? 提示:D項。將一個DNA分子切割成兩部分,這是限制性核酸內切酶的作用。,(2)根據(jù)圖中的片段,寫出對應的限制性核酸內切酶能識別怎樣的序列。 提示:所識別的堿基序列為GAATTC。,2.(2015菏澤高二檢測)下列關于DNA連接酶和DNA聚合酶的敘述中,正確的是 ( ) A.兩者催化同一種化學鍵的形成 B.兩者催化同一種化學鍵的斷裂 C.兩者都參與目的基因與載體的結合 D.兩者都參與遺傳信息的表達,【解題指南】解答本題關鍵的兩點: (1)明確兩種酶都是連接形成磷酸二酯鍵。 (2)兩種酶的作用對象不同,一種作用于DNA片段,一種作用于單個的脫氧核苷酸。 【解析】選A。DNA連接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵;在基因工程中目的基因和載體是兩個DNA片段,要用DNA連接酶連接;兩者都不參與遺傳信息表達中的轉錄和翻譯過程。,【補償訓練】下列有關基因工程中限制性核酸內切酶的描述,不正確的是 ( ) A.一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列 B.限制性核酸內切酶的活性受溫度影響 C.限制性核酸內切酶能識別和切割RNA D.限制性核酸內切酶可從原核生物中提取 【解題指南】解答本題關鍵點有兩個: (1)限制性核酸內切酶活性受溫度和pH的影響。 (2)限制性核酸內切酶切割的是DNA分子。,【解析】選C。原核生物體內有能識別并切割特定雙鏈DNA序列的一種核酸內切酶,它是一種可以將外來的DNA切斷的酶,即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力,但對自己的DNA卻無損害作用,這樣可以保護細胞原有的遺傳信息。由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的,故叫限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)。限制性核酸內切酶只能識別特定的脫氧核苷酸序列并在特定位點切割DNA分子,不能識別和切割RNA分子。酶活性受溫度影響。,探究3 基因進入受體細胞的載體 【研讀教材自主認知】,3.作用結果:攜帶_________進入受體細胞,環(huán)狀DNA,λ噬菌體,限制酶切割位點,標記基因,自我復制,外源基因,【合作探究核心歸納】 1.載體的本質和作用: (1)將外源基因直接導入受體細胞可行嗎?為什么? 提示:不可行。直接把外源基因導入受體細胞,外源基因在細胞內不能進行復制、轉錄和穩(wěn)定保存。 (2)質粒作為目的基因的載體,其本質是什么?它的存在具有什么特點? 提示:質粒本質是DNA;是裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核之外的很小的環(huán)狀DNA分子。,2.載體的組成: 分析質粒載體結構模式圖,回答下列問題:,(1)質粒上抗生素抗性基因有什么作用? 提示:作為標記基因,供重組DNA的鑒定和選擇。 (2)作為基因進入受體細胞的載體,要求必須對受體細胞無害,為什么? 提示:載體如果對受體細胞有害,其一旦被導入受體細胞,就會影響受 體細胞的生命活動,甚至破壞受體的生命活動。 (3)為使外源基因插入質粒中,質粒需具備什么條件? 提示:質粒應有一個至多個限制性核酸內切酶的切割位點,供外源基因 插入其中。,【精講精析】 天然的質粒DNA分子一般不能直接用作基因工程的載體,需要進行改造才能使用。,【歸納總結】作為載體必須具備的四個條件 (1)必須有一個至多個限制酶切割位點。 (2)必須具備自我復制的能力。 (3)必須有標記基因。 (4)必須是安全的,不會對受體細胞有害,或不能進入受體細胞外的其他生物細胞中。,【過關小練即時應用】 1.下列有關質粒的敘述,正確的是 ( ) A.質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子 B.質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器 C.質粒攜帶了外源基因進入受體細胞后,只能停留在該細胞內獨立復制 D.在進行基因工程操作中,被用作載體的質粒都是天然質粒,【解題指南】解答本題注意以下關鍵點: (1)質粒主要來源于細菌,是獨立于擬核之外的小型環(huán)狀DNA。 (2)質粒作為常用的載體,具備作為載體需要的條件。 【解析】選A。質粒是一種可以自主復制的小型環(huán)狀DNA分子,但不是細胞器,主要存在于細菌細胞內;有些質?？梢詫⑺鼣y帶的基因整合到受體細胞染色體DNA上;在基因工程中被用作載體的質粒都是經過加工的。,2.(2015廣州高二檢測)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的切割位點。下列說法正確的是 ( ),A.一個圖1所示的質粒分子經SmaⅠ切割前后,分別含有1、2個游離的磷酸基團 B.若對圖中質粒進行改造,插入的SmaⅠ酶切位點越多,質粒的熱穩(wěn)定性越低 C.與只使用EcoRⅠ相比較,使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質粒和外源DNA的優(yōu)點在于可以防止質粒和含目的基因的DNA自身環(huán)化 D.為了獲取重組質粒,將切割后的質粒與目的基因片段混合,需加入DNA聚合酶,【解題指南】仔細辨析不同限制酶的識別序列,并分析這些序列在質粒和外源DNA上的位置,分析切割可能帶來的各種因素。明確DNA自身環(huán)化的原因。,【解析】選C。該質粒為環(huán)狀DNA,經SmaⅠ切割前,不含有游離的磷酸基團,經SmaⅠ切割后形成平末端,含有2個游離的磷酸基團,故A項錯誤;SmaⅠ識別的是CCCGGG序列,在C與G之間切割,SmaⅠ酶切位點越多,也就是C-G堿基對越多,質粒的熱穩(wěn)定性越高,故B項錯誤;用同一種限制酶處理質粒和外源DNA,在用DNA連接酶連接時,往往會有三種連接形式,即目的基因—質粒、目的基因—目的基因(環(huán)化)、質粒-質粒(環(huán)化),后兩種是我們不需要的,因而要進行篩選,用兩種限制酶處理質粒和外源DNA,因形成的末端不同,可避免上述情況的發(fā)生,故C正確;連接質粒與目的基因的工具酶是DNA連接酶,故D錯誤。,【互動探究】本題中不能用EcoRⅠ和BamHⅠ或EcoRⅠ和HindⅢ2種限制酶分別處理質粒和外源DNA,為什么? 提示:如用EcoRⅠ和BamHⅠ2種限制酶處理或用EcoRⅠ和HindⅢ2種限制酶處理外源DNA可得到多個DNA片段,其中還有不含有目的基因的,需要進行篩選。,【補償訓練】下列哪項不是基因工程中經常用來運載目的基因的載體 ( ) A.細菌質粒 B.噬菌體 C.動植物病毒 D.細菌核區(qū)的DNA 【解析】選D。基因工程中常用的載體為細菌質粒、噬菌體、動植物 病毒;細菌核區(qū)DNA分子太大,并且含有太多基因,不宜用作載體。,