高中生物专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1.1,DNA,重组技术基本工具,专题,1,基因工程,第1页,学习目标,1.,基因工程概念、诞生和发展。,2.DNA,重组技术所需三种基本工具作用。,3.,基因工程中载体需要具备条件。,第2页,课堂导入,方式一,抗虫棉研究开发是中国发展农业转基因技术，打破跨国企业垄断，抢占国际生物技术制高点成功事例。抗虫棉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，降低了农民喷药中毒事故，为棉花生产和农业可连续发展做出了巨大贡献。,师：要实现抗虫基因在棉花中表示，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,DNA,上。,师：这里存在一个基因转移实际问题，就是怎样将控制抗虫基因转入棉花细胞问题。,第3页,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三种,“,金刚钻儿,”,，使基因工程构想成为了现实。这三种,“,金刚钻儿,”,是什么？有什么特点和详细作用？下面我们就来学习这方面内容。,方式二,科学构想，能否让禾本科植物也能固定空气中氮？能否让细菌,“,吐出,”,蚕丝？能否让微生物产生人胰岛素、干扰素等宝贵药品？经过多年努力，科学家于,20,世纪,70,年代创建了能够定向改造生物新技术,基因工程。这一技术是在,DNA,分子水平上进行，在微小,DNA,分子上进行操作，需要专用工具。这些工具是什么？各自作用是什么？让我们一起来了解一下吧！,第4页,新知导学,达标,检测,内容索引,第5页,新知导学,第6页,1.,基因工程概念,基因工程是指按照,，进行严格设计，并经过,_,和转基因技术，赋予生物以新,，从而创造出更符合,_,新生物类型和生物产品。又称为,DNA,重组技术。,一、基因工程概念和诞生,人们意愿,体外,DNA,重组,遗传特征,人们需要,第7页,2.,基因工程诞生,(1),理论基础,是遗传物质证实。,DNA,双螺旋结构和,确实立。,遗传密码破译：全部生物共用一套,。,DNA,中心法则,遗传密码,第8页,(2),技术支持,基因转移载体发觉：质粒有,能力，而且能够在细菌细胞间转移。,工具酶发觉：陆续发觉了各种限制酶、连接酶以及逆转录酶。,DNA,合成和测序技术、体外重组技术实现。,重组,DNA,表示试验成功。,自我复制,第9页,1.,对基因工程概念了解,归纳总结,操作环境,生物体外,操作对象,基因,操作水平,DNA,分子水平,原理,基因重组,结果,按照人类需要定向改造生物遗传特征,第10页,2.,基因工程理论基础,(1),几乎全部生物,DNA,分子都含有相同成份和结构，即都是由,4,种脱氧核苷酸形成规则双螺旋结构，这为不一样生物,DNA,拼接提供了物质基础。,(2),全部生物共用一套遗传密码，这为一个生物基因在其它生物体内正常表示提供了可能。,(3),基因是控制生物体性状结构和功效单位，含有相对独立性，这为目标基因在受体细胞中独立表示提供了可能。,第11页,例,1,(,洛阳校级月考,),以下叙述符合基因工程概念是,A.,在细胞内将,DNA,进行重组，赋予生物新遗传特征,B.,将人干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，取得能产生人干扰,素菌株,C.,用紫外线照射青霉菌，使其,DNA,发生改变，经过筛选取得青霉素高产,菌株,D.,自然界中天然存在噬菌体自行感染细菌后其,DNA,整合到细菌,DNA,上,答案,解析,第12页,解析,基因工程是在生物体外将,DNA,进行重组，赋予生物新遗传特征，,A,项错误；,B,项符合基因工程概念；,C,项属于诱变育种；,D,项外源基因导入细菌不是人为操作，不属于基因工程范围。,第13页,例,2,当前，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血红蛋白。以下不是这一先进技术理论依据是,A.,全部生物共用一套遗传密码,B.,基因能控制蛋白质合成,C.,兔子血红蛋白基因与大肠杆菌,DNA,都是由四种脱氧核苷酸组成，都,遵照相同碱基互补配对标准,D.,兔子与大肠杆菌有共同原始祖先,答案,解析,第14页,解析,题干表述是目标基因导入受体细胞并得以表示过程，目标基因在不一样生物细胞中能够表示出相同蛋白质，说明控制其合成信使,RNA,上密码子是共用，相同密码子决定相同氨基酸，,A,项正确；,基因是经过转录取得信使,RNA,，进而控制蛋白质合成，,B,项正确；,基因是有遗传效应,DNA,片段，只要是双链,DNA,都遵照碱基互补配对标准，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原始祖先与转基因技术之间没有必定关系，,D,项错误。,第15页,基因重组三种主要类型,(1),减数第一次分裂四分体时期，同源染色体上非姐妹染色单体间交叉交换，造成染色单体上基因重新组合。,(2),减数第一次分裂后期，伴随非同源染色体自由组合，非同源染色体上非等位基因也自由组合。,(3),人工操作造成基因重组，即基因工程。,方法链接,第16页,1.,限制性核酸内切酶,“,分子手术刀,”,二、基因工程操作两种工具酶,起源,主要来自,_,种类,约,种,特点,识别双链DNA分子某种_,切割特定核苷酸序列中特定位点,作用,断裂 两个核苷酸之间_,结果,产生,或平末端,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,第17页,2.DNA,连接酶,“,分子缝合针,”,(1),作用：将,“,缝合,”,起来，恢复被,切开两个核苷酸之间,。,双链,DNA,片段,限制酶,磷酸二酯键,第18页,(2),种类,种类,起源,特点,DNA,连接酶,_,只能“缝合”含有_双链DNA片段，不能“缝合”双链DNA片段平末端,T,4,DNA,连接酶,T,4,噬菌体,既能够“缝合”双链DNA片段互补 ，又能够“缝合”双链DNA片段_,大肠杆菌,互补黏性末端,黏性末端,平末端,E,coli,第19页,与,DNA,相关五种酶比较,归纳总结,名称,作用部位,作用结果,限制酶,磷酸二酯键,将,DNA,切成两个片段,DNA,连接酶,磷酸二酯键,将两个,DNA,片段连接为一个,DNA,分子,DNA,聚合酶,磷酸二酯键,将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端,DNA(,水解,),酶,磷酸二酯键,将,DNA,片段水解为单个脱氧核苷酸,解旋酶,碱基对之间氢键,将双链,DNA,分子局部解旋为单链，形成两条长链,第20页,例,3,下表为惯用限制性核酸内切酶,(,限制酶,),及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确是,限制性核,酸内切酶,识别序列和,切割位点,限制性核,酸内切酶,识别序列和,切割位点,Bam,H,G,GATCC,Kpn,GGTAC,C,Eco,R,G,AATTC,Sau,3A,GATC,Hin,d,GTY,RAC,Sma,CCC,GGG,注：,Y,表示,C,或,T,，,R,表示,A,或,G,。,第21页,A.,一个限制酶只能识别一个核苷酸序列,B.,限制酶切割后一定形成黏性末端,C.,不一样限制酶能够形成相同黏性末端,D.,限制酶切割位点在识别序列内部,答案,解析,第22页,解析,依据表格内容能够推知，每种限制酶都能识别特定核苷酸序列，但不一定只能识别一个序列，如限制酶,Hin,d,，,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,Hin,d,切割后露出平末端，,B,项错误；,不一样限制酶切割后可能形成相同黏性末端，如限制酶,Bam,H,和,Sau,3A,切割后露出黏性末端相同，,C,项正确；,限制酶切割位点能够位于识别序列外侧，如,Sau,3A,，,D,项错误。,第23页,A.,与,是由相同限制酶切割产生,B.DNA,连接酶可催化,与,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,关于下列图所表示黏性末端叙述，正确是,答案,解析,第24页,解析,与,黏性末端相同，但它们识别碱基序列不一样，应不是相同限制性核酸内切酶切出来，,A,项错误；,酶切取得,需要消耗,2,个水分子，,C,项错误；,DNA,聚合酶作用是单个游离脱氧核苷酸，,D,项错误。,第25页,黏性末端或平末端是否由同一个限制酶切割形成判断方法,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结构。是，则为相同限制酶切割形成；否，则为不一样限制酶切割形成。,方法链接,第26页,1.,种类：,质粒、,衍生物、动植物病毒等。,2.,惯用载体,质粒,(1),本质：质粒是一个裸露、结构简单、独立于细菌拟核,DNA,之外，并含有,能力很小双链环状,DNA,分子。,三、基因进入受体细胞载体,噬菌体,自我复制,第27页,(2),质粒作为载体所具备条件及原因,条件,原因,稳定并能,_,_,能使目标基因稳定存在且数量可扩增,有一个至多个,位点,可携带多个或各种外源基因,含有特殊_,便于重组DNA_,无毒害作用,对受体细胞无毒害作用，防止受体细胞受到损伤,自我复制或整合到染色,体,DNA,上,限制酶切割,标识基因,判定和选择,第28页,(3),作用,作为运输工具，将目标基因,。,质粒携带,在受体细胞内大量复制。,导入受体细胞,目标基因,第29页,1.,作为载体必须具备条件,(1),必须有一个至多个限制酶切割位点。,(2),必须能在受体细胞中稳定存在并具备自我复制能力，或整合到染色体,DNA,上，随染色体,DNA,同时复制。,(3),必须有标识基因，便于筛选和判定。,(4),对受体细胞无害。,(5),载体大小适合，便于提取和在体外进行操作。,归纳总结,第30页,2.,标识基因筛选原理,载体上标识基因普通是某种抗生素抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素能力。,将含有某抗生素抗性基因载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表示，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素培养基上，能够生存是被导入了基因表示载体受体细胞。以下列图：,第31页,例,5,质粒是基因工程最惯用载体，以下关于质粒说法正确是,A.,质粒在宿主细胞内都要整合到染色体,DNA,上,B.,质粒是独立于细菌拟核,DNA,之外小型细胞器,C.,基因工程使用质粒一定含有标识基因和复制原点,D.,质粒上碱基之间数量存在,A,G,U,C,解析,基因工程使用载体需有一至多个酶切位点，含有自我复制能力，有标识基因，对受体细胞安全，且分子大小适合。质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体,DNA,上，如宿主细胞是细菌细胞则不需整合。质粒是小型环状双链,DNA,分子而不是细胞器，也不会有碱基,U,。,答案,解析,第32页,例,6,质粒是基因工程中最惯用载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标识基因如图所表示，经过标识基因能够推知外源基因,(,目标基因,),是否转入成功。外源基因插入位置不一样，细菌在培养基上生长情况也不一样，如图所表示是外源基因插入位置,(,插入点有,a,、,b,、,c),，请依据表中提供细菌生长情况，推测,三种重组后细菌外源基因插入点，正确一组是,第33页,细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况,细菌在含四环素培养基上生长情况,能生长,能生长,能生长,不能生长,不能生长,能生长,A.,是,c,；,是,b,；,是,a,B.,是,a,和,b,；,是,a,；,是,b,C.,是,a,和,b,；,是,b,；,是,a,D.,是,c,；,是,a,；,是,b,答案,解析,第34页,解析,细菌能在含氨苄青霉素和四环素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，所以插入点是,c,；,细菌能在含氨苄青霉素培养基上生长，而不能在含四环素培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因正常而抗四环素基因被破坏，故插入点为,b,；,细菌不能在含氨苄青霉素培养基上生长，能在含四环素培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因被插入而破坏，故插入点为,a,。,第35页,细胞膜上载体与基因工程中载体比较,(1),化学本质不一样：细胞膜上载体化学成份是蛋白质；基因工程中载体可能是物质，如质粒,(DNA),、,噬菌体衍生物，也可能是生物，如动植物病毒等。,(2),功效不一样：细胞膜上载体功效是帮助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中载体是一个,“,分子运输车,”,，把目标基因导入受体细胞。,易混辨析,第36页,学习小结,_,(,分子手术刀,),起源：主要从,生物中分离纯化出来,作用：识别,_,_,，并切割特定部位,_,结果：产生,或平末端,_,(,分子缝合针,),惯用种类：,E,c,oli,DNA,连接酶、,T,4,DNA,连接酶,作用实质：在两个,DNA,片段之间形成,_,限制性核酸内切酶,DNA,连接酶,原核,双链,DNA,分子中某种特定核苷,酸序列,磷酸二酯键,黏性末端,磷酸二酯键,基因工程,基本工具,第37页,_,(,分子运输车,),惯用载体：,、,、,等,必备条件,；,含有,至多个限制酶切割位点，,_,；,含有供重组,DNA,判定和选择,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,能在受体细胞中复制并稳定保留,一个,供外源,DNA,片段插入其中,标识基因,载体,第38页,达标,检测,第39页,1.,以下说法中不正确有,限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来,DNA,连接酶都是从原核生物中分离得到,全部限制酶识别核苷酸序列均由,6,个核苷酸组成,不一样限制酶切割,DNA,位点不一样,有质粒是单链,DNA,A.,B.,C.,D.,1,2,3,4,5,答案,解析,第40页,解析,限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来，有极少许是来自真核生物,酵母菌，,错误；,T,4,DNA,连接酶起源于,T,4,噬菌体,(,一个病毒),，,错误；,Eco,R,、,Sma,限制酶识别序列均为,6,个核苷酸，也有少数限制酶识别序列由,4,、,5,或,8,个核苷酸组成，,错误；,不一样限制酶切割,DNA,位点不一样，切割出不一样黏性末端或平末端，,正确；,全部质粒都是双链环状,DNA,分子，,错误。,1,2,3,4,5,第41页,2.,以下所表示末端最少是由几个限制酶作用产生,解析,图中,为相同平末端，可能由同一个限制酶切割所得，故图示四种末端最少是由,3,种限制酶作用产生。,A.1,种,B.2,种,C.3,种,D.4,种,答案,解析,1,2,3,4,5,第42页,1,2,3,4,5,3.(,广东深圳中学期末,),以下关于基因工程中,DNA,连接酶叙述不正确是,A.DNA,连接酶化学本质是蛋白质,B.DNA,连接酶能够连接两个,DNA,片段之间磷酸二酯键,C.,基因工程中能够用,DNA,聚合酶替换,DNA,连接酶,D.,依据起源不一样，,DNA,连接酶可分为,E,coli,DNA,连接酶和,T,4,DNA,连接酶,两大类,答案,解析,第43页,解析,DNA,连接酶化学本质是蛋白质，依据起源不一样可分为,E,coli,DNA,连接酶和,T,4,DNA,连接酶两大类，,DNA,连接酶连接是两个,DNA,片段之间磷酸二酯键，而,DNA,聚合酶连接是,DNA,片段与游离脱氧核苷酸之间磷酸二酯键，所以在基因工程中不能用,DNA,聚合酶替换,DNA,连接酶，故选,C,。,1,2,3,4,5,第44页,A.,通常情况下，,a,与,d,需要用同一个限制酶进行切割,B.b,能识别特定核苷酸序列，并将,A,与,T,之间氢键切开,C.c,连接双链间,A,和,T,，使黏性末端处碱基互补配对,D.b,代表是限制性核酸内切酶，,c,代表是,RNA,聚合酶,1,2,3,4,5,4.,下列图表示一项主要生物技术，对图中物质,a,、,b,、,c,、,d,描述，正确是,答案,解析,第45页,解析,b,是限制性核酸内切酶，能识别特定核苷酸序列并使,DNA,分子每一条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断开，而不是使氢键断开；,c,是,DNA,连接酶，能连接两个,DNA,片段。,1,2,3,4,5,第46页,1,2,3,4,5,5.(,陕西黄陵中学高二下期中,),番茄在运输和贮藏过程中，因为过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术抑制某种促进果实成熟激素合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏番茄新品种。这种转基因番茄已于,1993,年在美国上市，请回答：,(1),促进果实成熟主要激素是,_,。,乙烯,解析,促进果实成熟主要激素是乙烯。,答案,解析,第47页,1,2,3,4,5,(2),在培育转基因番茄操作中，所用,“,分子手术刀,”,是,_,_,，基因,“,分子缝合针,”,是,_,，基因,“,分子运输车,”,是,_,。,限制性核酸内,切酶,(,或限制酶,),DNA,连接酶,载体,解析,在培育转基因番茄基因操作中，所用基因,“,分子手术刀,”,是限制酶，基因,“,分子缝合针,”,是,DNA,连接酶，基因,“,分子运输车,”,是载体。,答案,解析,第48页,1,2,3,4,5,(3),与杂交育种、诱变育种相比，经过基因工程来培育新品种主要优点是,_,_,。,定向改变生物性状、育种周期短、克服远缘杂交不亲和障碍,(,次序不作要求,),解析,经过基因工程来培育新品种主要优点是能定向改变生物性状、育种周期短、克服远缘杂交不亲和障碍。,答案,解析,第49页,