1.1 DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的工具(原创)
形式——黏性末端和平末端。
限制酶所 识别的序 列有什么 特点呢？
•大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。
•中轴线两侧的碱基是反向对称重复排列的。
学案例 1
例1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ） A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中 很少 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后都会形成黏性末端 D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
学案例 2
答案： （1）限制酶 GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷 酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 黏性 末端 （2） E· coli DNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺 嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 T4DNA连 接酶
运输车：基因的载体
载体必须具备怎样的条件？
你能想象选用霍乱弧菌中的质粒来做载体的后 对受体细胞无害 果吗？ 具有某些标记基因，便于进行筛选（如抗菌 我们用肉眼看不到载体是否真正进入了受体细 素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 胞，那么如何鉴定？ 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基 没有切割位点，能进行 DNA的重组吗？ 因连接 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 重组 DNA如果不能复制，会是怎样的结果？
答案：B
缝合针：DNA连接酶
1.
2.
分类及作用： E· coli DNA连接酶：只能连接黏性末端； T4 DNA连接酶：既可“缝合”黏性末端， 又可“缝合”平末端。
缝合针：DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为 什么？ 不是。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板， 合成与模板链互补的DNA链；而DNA连接 酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起 来，不需要模板。 均合成磷酸二酯键。
1.1DNA重组技术的基本工具 公开课课件
磷酸二酯键
氢键
G
A A C T T A A G
T
T C
G
C
基因工程的概念
指按照人们的愿望,进行严格的设计 并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋 予生物以新的遗传特性,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重组技术或基因 拼接技术。
寻根问底：
DNA连接酶与DNA聚合酶的区别
DNA连接酶 DNA聚合酶
对象
不需要模板 连接DNA片段
以一条DNA链为 模板，连接单个 核苷酸
作用
都是形成磷酸二酯键
三、分子运输车—基因进入受体细胞的载体
将目的基因送入受体细胞、并带动目的基因复制 作用： 必须具备的条件：
• 在受体细胞中能自我复制并稳定保存 • 有一至多个酶切割位点，而且每种酶切位 点最好只有一个 • 有标记基因，便于筛选（抗生素抗性基因、 产物具有颜色反应的基因等） • 对受体细胞无害
4.下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的 一组是（ D ）
A．①②
B．②③ C．③④
D．②④
5．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制 性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和 A之间，这是应用了酶的（ B ） A．高效性 B.专一性 C．多样性 D.催化活性受外界条件影响 6．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗 性基因，该抗性基因的主要作用是（ B ） A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测 C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
GAA T T C C T T AAG
1.1DNA重组技术的基本工具QRB
EcoRⅠ 限制酶
EcoRI特异识别什么序列？会切断什么化学键？形成什么末端？
什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的 切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间 正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
什么叫平末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线 处切开时，切开的DNA两条单链的切口， 是平整的，这样的切口叫平末端。
名师面对面
（人教版）
GUANGZHOUBOYAN
学习目标
1、基因工程的原理。 2、基因工程的操作工具、种类和作用。 3、运用所学的DNA重组技术，模拟制作 重组DNA分子模型。
胰岛素从猪、牛等动物的 胰腺中提取，100Kg胰腺只能 提取4-5g的胰岛素，其产量之 低和价格之高可想而知。
将合成的胰岛素基 因导入大肠杆菌，每 2000L培养液就能产生 100g胰岛素！使其价 格降低了30%-50%!
可把黏性末端之间的缝隙缝合起ecolidna连接或tdna连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键dna连接酶还可把平末端之间的缝隙缝合起来但效率较低tt44dnadna连接酶连接酶eecolicolidnadna连接酶连接酶t4dnat4dna连接酶比较连接酶比较类型eecolicolidnadna连接酶连接酶tt44dnadna连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌tt44噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸只能连接只能连接黏性末端黏性末端能连接能连接黏性末端黏性末端和和平末端平末端效率较低效率较低相同点相同点差别差别dna聚合酶dna连接酶区别1区别2相同点dna连接酶与dna聚合酶是一回事吗
1、来源：主要是原核生物
2、种类： 4000多种。
回文序列
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. （特异性） 4、特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列并且能在特定的切点上切割DNA分子 (酶的专一性) 5、结果： 形成两种末端 黏性末端 平末端
1.1 DNA重组技术的基本工具(个人原创精品2015年)
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 与运载体DNA拼接 普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
导入
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
二、基因工程的基本工具
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、来源： 原核生物 2、作用部位： 磷酸二酯键 3、特点： 特异性--能够特异性识别DNA分子中特 定的核苷酸排列顺序，并能切开特定部 位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 P
P G A
磷酸二酯键 即脱氧核糖、磷酸之间的连接
限制性核酸内切酶作用的化学键
G A A T T C G C T T A A G C
P P
G A
磷酸二酯键
即脱氧核糖、磷酸之间 的连接
二、基因工程的基本工具
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、来源： 原核生物 2、作用部位： 磷酸二酯键 3、特点： 特异性--能够特异性识别DNA分子中特 定的核苷酸排列顺序，并能切开特定部 位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键
质粒、 λ 噬菌体衍生物 、动植物病毒
Thank You!
4、末端种类： 黏性末端和平末端 5、常见的限制酶： EcoRI和SmaI
ECORⅠ限制酶的作用
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ECORⅠ限制酶的作用
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
②载体DNA必须有一个或多个限制酶切点。
③具有某些标记基因，便于进行筛选,如抗菌素的抗 性基因等。 ④质粒的存在对宿主细胞无影响。
1.1DNA重组技术的基本工具(SK)
(1)作用： 将外源基因(目的基因)送入受体细胞。 (2)种类： 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 (3)质粒的特点：
主要存在于细菌细胞中，是一种裸露的、 结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并 且具有自我复制能力的小型环状DNA分子。 注意：在基因工程操作过程中，真正被用 作运载体的质粒，都是经过人工改造的。
思考:
1、想一想，具备什么条件才能充当运载体 —“分子运输车”。 充当分子运输车必须具备以下5个条件： （1）具有一个或多个限制酶切割位点； （2）可自我复制或同步复制； （3）有特殊的标记基因； （4）对受体细胞无害； （5）大小合适。
二、基因操作的工具
1、限制性核酸内切酶(限制酶) ——“分子手術刀”
(1)來源： 主要是從原核細胞中分離純化出來的。 （酵母菌細胞中也可以分離得到）
(2)作用： 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定 的核苷酸序列，並且使每一條鏈中 特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸 二酯鍵斷開。（具有專一性）
(3)結果： DNA分子經限制酶切割後產生兩 種末端——黏性末端和平末端。
專題1 基因工程
设想 能不能让不发光的热 带斑马鱼也能发光呢?
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
热能 带发 斑荧 马光 鱼的
普通热带斑马鱼是不发荧光的
普通的大肠杆菌
能产生人胰岛素的大肠杆菌
基因工程
一、基因工程的概念
基因工程(genetic engineering)，又叫做基因拼 接技术或DNA重组技术。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，定向地改 造生物的遗传性状。
选三1.1 DNA重组技术的基本工具
【应城一中生物】
6
基因工程的概念
基因工程的别名 DNA重组技术 操作环境 操作对象 生物体外 基因 DNA分子水平
主要来源于原核生物
种类：现已从300微生物中分离出约4000种限制酶 命名：属名头字母（大写）+种名头2字母 +菌株名（通常省略）+罗马数字
种类及命名
识别序列数目 作用特点 作用 作用结果
【应城一中生物】
大多数限制酶的识别序列由 6 个核苷酸组成 少数的识别序列由 4、5或8 个核苷酸组成 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 1 、识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列 并在特定的位点切割DNA分子。 2、在特定序列的特定位点上切割DNA 产生黏性末端或平末端 断开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
19
脱氧核苷酸的结构
5’ 4’ 3’ 1’ 2’
【应城一中生物】
20
磷酸二酯键
5’
A
1’
5’端
3’端
4’ 3’ 2’
3’
3’,5’-磷 酸二酯 键
5’
5’ 4’ 3’
G
1’ 2’
5’端 3’端
【应城一中生物】
21
限制酶的识别序列
仔细观察各限制酶 识别的特定序列有 何 特点？
限制酶所识别的序列的特点是： 呈现碱基互补对称，无论是6个 碱基还是4个碱基，都可以找到 一条中心轴线，中轴线两侧的 双链DNA上的碱基是反向对称 重复排列的 ，称为回文序列
DNA重组技术的基本工具定稿
形成两种末端 4、结果： 结果：
基因的针线──DNA连接酶 ──DNA 二、基因的针线──DNA连接酶
连接酶有两种： 连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得 到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从 连接酶。 到的，称之为 连接酶 T4噬菌体中分离得到，称为 4连接酶。 噬菌体中分离得到， 噬菌体中分离得到 称为T 连接酶。
第三阶段
精子细胞
变形
精子
精子细胞变形中的主要变化： 精子细胞变形中的主要变化：
1.细胞核—— 1.细胞核—— 精子头的主要部分 细胞核 2.高尔基体—— 2.高尔基体—— 头部的顶体 高尔基体 3.中心体—— 3.中心体—— 精子的尾 中心体 4.线粒体—— 线粒体鞘膜(尾的基部) 4.线粒体—— 线粒体鞘膜(尾的基部) 线粒体 5.细胞内其他物质—— 原生质滴(球状, 5.细胞内其他物质—— 原生质滴(球状, 细胞内其他物质
二、基因表达载体的组成： 基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因
三、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入 植物细胞 方法 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
将目的基因导入 ——显微注射法 显微注射法 动物细胞 将目的基因导入 ——感受态细胞 感受态细胞 微生物细胞
(二)利用PCR技术扩增目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 PCR
聚合酶链式反应 概念：PCR全称为_______________， 全称为_______________ ① 概念：PCR全称为_______________，是一项 特定DNA DNA片段 体外 特定DNA片段 在生物____复制___________ ____复制___________的核酸合成技术 在生物____复制___________的核酸合成技术 DNA复制 ②原理：__________ 原理： DNA复制 已知基因的核苷酸序列 ③条件：_______________________、 条件：_______________________、 四种脱氧核苷酸 _______________、 一对引物 _______________、___________ 、 DNA聚合酶 DNA聚合酶 ___________. 指数 方式扩增， ____（ 方式： _____方式扩增 ④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循 2n 环的次数） 环的次数） 结果： ⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
高中生物人教版选修三同步导学：1.1 DNA重组技术的基本工具(理解+掌握+应用)
1．1DNA重组技术的基本工具1．基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。
2．不同生物基因能拼接在一起的理论基础是DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。
3．外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。
5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个核苷酸间的磷酸二酯键。
6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
基因工程的概念及其诞生与发展[自读教材·夯基础]1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的重大突破：①DNA是遗传物质的证明；②DNA双螺旋结构和中心法则的确立；③遗传密码的破译。
(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：①基因转移载体和工具酶相继发现；②DNA合成和测序技术的发明；③DNA体外重组得到实现及重组DNA表达实验获得成功。
(3)基因工程的发展与完善：1983年，世界第一例转基因烟草培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。
1988年PCR 技术的发明，使基因工程进一步发展和完善。
1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么。
提示：基因重组。
2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。
请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么。
提示：生物共用一套遗传密码。
[跟随名师·解疑难]1．对基因工程概念的理解操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切→连接→导入→表达定向地改造生物的遗传性状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。
基因工程操作的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离出来。
1.1 DNA重组技术的基本工具0
切割位点：磷酸二酯键
举 例：EcoRI限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A 之间切开 结果：形成两种末端
限制性内切酶
限制 酶
黏性末端和平末端
限制酶在原核生物中有什么作用？
• 限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA 侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保而达到保护自 身的目的。 • 限制酶不会将自己的DNA 切割吗？ • 含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具 备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化 酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶 不能将其切开。
1.1 DNA重组技术的基本工具
高二生物组
DNA重组技术的基本工具
• 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
• DNA连接酶——“分子缝合针”
• 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
分布：主要在原核生物中 作用特点：特异性，即识别特定核 苷酸序列，切割特定的两个 核苷酸之间的磷酸二酯键。
• DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
议一议
1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？ 双链DNA 2、能否用SARS病毒作为基因载体？ 不能 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？ 不能进行DNA的重组 4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞， 如何鉴定？ 载体上应有标记基因 5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制， 将怎样？ 可能造成基因丢失
DNA连接酶——“分子缝合针”
• 种类：两种：
一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。 一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。
• 特点：
E·coli连接酶只能连接黏性末端；
T4连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。
1.1DNA重组技术的基本工具 (2)
专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1.说出基因工程的概念。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3.说出DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
二、学习重点和难点1.学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.学习难点：基因工程载体需要具备的条件。
三、学习过程考点一：基因工程的诞生1.实例引入，结合章首文字思考什么是基因工程？并填写下列表格：2.基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？3.哪些基础理论知识和相关科学技术的发展催生了基因工程？（1）基础理论：（2）科学技术：【即时训练】下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育新的农作物优良品种 ( ) A．基因工程技术 B．诱变育种技术 C．杂交育种技术 D．组织培养技术考点二：DNA重组技术的基本工具※限制性核酸内切酶——“分子手术刀”阅读教材P4—5相关内容，思考并讨论：4.DNA重组技术的基本工具有哪些？工具酶是什么？5.限制性核酸内切酶（限制酶）从哪里获得？有什么作用？有何特性？切割后会产生哪些结果？（1）来源：主要从中分离纯化出来的。
（2）特点：具有。
即能识别DNA分子的某种核苷酸序列，使中部位的两个之间的磷酸二酯键断开。
（3）作用位点：（4）作用结果：或【即时训练】下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是（）A．①②B．②③C．③④D．②④※DNA连接酶——“分子缝合针”阅读教材P5—6相关内容，思考并讨论：6. DNA连接酶的作用对象是什么？作用位点是什么？作用结果是什么（1）作用对象：（2）作用位点：（3）作用结果：将存在的两个DNA片段连接成7.两种DNA连接酶的来源和作用有何不同？（1）E.coliDNA连接酶——只能连接（2）（既能连接黏性末端又能连接）※基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”阅读教材P6相关内容，思考并讨论：8.基因工程中使用的载体有哪些？最常用的是哪一种？（1）载体种类：、、等（2）最常用的载体：9.质粒的化学本质是它存在于哪些生物体内？10.作为运载目的基因的载体必须要具备哪些条件？a.能在宿主细胞内并。
1.1DNA重组技术的基本工具练习试题(答案版本+无答案版本)
1.1 DNA重组技术的基本工具1．下列关于限制酶的说法正确的是()A．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAB．限制酶是一种酶，只识别碱基序列GAATTCC．不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键【答案】A【解析】细胞内含有的限制酶一般不对自身DNA进行剪切，只切割外源DNA，这是在长期的进化过程中形成的一种保护，A正确；限制酶有多种，不同限制酶可识别双链DNA分子中的不同核苷酸序列，B错误；DNA分子经限制酶切割会形成黏性末端或平末端，C错误；限制酶的作用部位是双链DNA分子特定核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。
2．下列有关质粒的说法正确的是()A．在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋CC．质粒是一种独立于细菌拟核DNA之外的链状DNA分子D．质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因【答案】D【解析】在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行人工改造的，A错误；质粒是一种双链环状DNA分子，不存在U，B、C错误；质粒DNA分子上有限制酶切割位点和标记基因。
3.据图分析，下列有关酶的功能的叙述不正确的是()A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以切断b处D．DNA连接酶可以连接c处【答案】D【解析】限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键(a处)，其中限制酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处，A正确、D错误；DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键(a处)，B正确；解旋酶作用于氢键(b处)，C正确。
4.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案：D[基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。
20-21版：1.1 DNA重组技术的基本工具（步步高）
1．1DNA重组技术的基本工具一、基因工程的概念和诞生1．基因工程的概念2．基因工程的诞生(1)理论基础①DNA是遗传物质的证明。
②DNA双螺旋结构和中心法则的确立。
③遗传密码的破译：所有生物共用一套遗传密码。
(2)技术支持①基因转移载体的发现：质粒有自我复制能力，并且可以在细胞间转移。
②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。
③DNA合成和测序技术、体外重组技术的发明和实现。
④重组DNA表达实验的成功。
(1)通过基因工程产生的变异是不定向的()(2)通过基因工程改造成的生物为新物种()(3)基因工程的原理是基因重组()答案(1)×(2)×(3)√二、基因工程操作的两种工具酶1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类约4 000种特点识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列切割特定核苷酸序列中的特定位点作用断裂特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键结果产生黏性末端或平末端2.DNA连接酶——“分子缝合针”(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之间的磷酸二酯键。
(2)种类种类来源特点E·coli DNA连接酶大肠杆菌只能“缝合”具有互补黏性末端的双链DNA片段，不能“缝合”双链DNA片段的平末端T4DNA连接酶T4噬菌体既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端(1)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体()(2)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具()(3)限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害()(4)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA()(5)E·coli连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端()(6)限制酶和解旋酶的作用部位相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×归纳总结与DNA相关的五种酶的比较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 间的氢键将双链DNA 分子局部解旋为单链，形成两条长链下图中的图1和图2分别表示的是Eco R Ⅰ限制酶和Sma Ⅰ限制酶的作用示意图。
1.1 DNA重组技术的基本工具
A、Sma1酶切
B、EcoR1酶切
C、BamH1和Hind3双酶切
C更合理。可以避免目的基因和质粒自身环化， 避免目的基因和质粒反向连接。
小结
基因工程 的工具
限制酶
主要存在于原核生物中 具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连 接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
基因工程的概念
基因工程的别名
DNA重组技术
操作环境 操作水平 基本过程
原理 结果
生物体外 DNA分子水平
剪切→ 拼接 → 导入 → 表达 基因重组
定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的产品。
1.1 DNA重组技术的基本工具
基因的剪刀——限制酶 基因的针线——DNA连接酶 基因的运载工具——运载体
黏性末端
G
AA T T C
C TTAA
G
黏性末端
G AAT T C C TTAAG
重组DNA分子
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
G
A ATT
CT T A A
G
三.分子运输车——运载体
运载体应该具备什么样的条件？
1.能够在宿主细胞中 复制并稳定地保存。
2.具多个限制酶切点， 以便与外源基因连 接。
3.具有某些标记基因， 便于进行鉴定和筛 选。
常用的运载体：质粒、λ噬菌体的衍 生物、动植物病毒
质粒
实际上在基因工程操作中，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。
表达载体
小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ 、BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素抗 性基因。tetR为四环素抗性基因，P为启动 子，T为终止子，ori为复制原点。
生物：1.1《DNA重组技术的基本工具》
有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。 鉴别。
有切割位点
能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
• 基因工程中作为载体使用的 基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid）， 分子很多都是质粒（ 分子很多都是质粒 ）， 即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双 之外的一种可以自我复制、 即独立于细菌拟核处染色体 之外的一种可以自我复制 链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒都可以作为基因工程 链闭环的裸露的 分子。 分子 载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下 载体使用呢？其实不然， 条件。 条件。 • （1） 载体 必需有一个或多个限制酶的切割位点， ） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的 必需有一个或多个限制酶的切割位点 基因可以插入到载体上去。 基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点 所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外， 所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才 不至于因目的基因的插入而失活。 不至于因目的基因的插入而失活。 • （2） 载体 必需具备自我复制的能力， ） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体 必需具备自我复制的能力 DNA上随染色体 上随染色体DNA的复制而同步复制。 的复制而同步复制。 上随染色体 的复制而同步复制 • （3） 载体 必需带有标记基因， ） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛 必需带有标记基因 选。 • （4） 载体 必需是安全的， ） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进 必需是安全的 不会对受体细胞有害， 入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。 入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。 • （5） 载体 分子大小应适合， ） 载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作， 分子大小应适合 以便提取和在体外进行操作， 太大就不便操作。 太大就不便操作。 • 实际上自然存在的质粒 实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要 分子并不完全具备上述条件， 分子并不完全具备上述条件 进行人工改造后才能用于基因工程操作。 进行人工改造后才能用于基因工程操作。
3.1.1 DNA重组技术的基本工具
能连接黏性末端 能连接黏性末端和 黏性末端和 T4噬菌体 二酯键 平末端(效率较低) 平末端(效率较低)
分子运输车” 三、基因的运载体——“分子运输车” 基因的运载体 分子运输车
分子运输车” 三、基因的运载体——“分子运输车” 基因的运载体 分子运输车
载体需要的条件： ⒈载体需要的条件： ⑴有1-多个限制酶切点 ⑵对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制 能在受体细胞中复制、 ⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达 有某些标记基因， ⑷有某些标记基因，便于筛选 常用运载体： ⒉常用运载体： ⑴细菌的质粒 ⑵λ噬菌体衍生物或某些动植物病毒
1.1 DNA重组技术的基本工具 重组技术的基本工具 重组技术
基因工程
提取目的基因 目的基因与运 载体结合 目的基因导入 受体细胞 目的基因的检 测与鉴定
1.1 DNA重组技术的基本工具 重组技术的基本工具
基因的“剪刀” 基因的“剪刀”——限制性核酸内切 限制性核酸内切 酶 基因的“针线” 基因的“针线”—— DNA连接酶 连接酶 基因的运载体
• 常用的载体：质粒 常用的载体：
重组DNA分子： 重组DNA分子： DNA分子 启动子 终止子 目的基因 标记基因
有切 割位 点 能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
有标记 基因的 存在， 存在， 可用含 氨苄青 霉素的 培养基 鉴别
注意： 注意：真正用作运载体的质粒都是人 工改造过的。 工改造过的。
不需要模板
连接酶——“分子缝合针” 分子缝合针” 二、DNA连接酶 连接酶 分子缝合针
1、种类： 种类：
E·coli DNA连接酶 coli DNA连接酶 DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 功能 相同点 差别 只能连接黏性末端 只能连接黏性末端
生物选修3第一章知识点
1.1 DNA重组技术的基本工具一、限制性核酸内切酶（限制酶）1.来源：这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的2.功能：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。
体现了限制酶的专一性3.大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4;5或者8个核苷酸组成二、DNA连接酶1.种类：（1）从大肠杆菌中分离得到E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来（2）T4 DNA连接酶：既可以连接粘性末端，又可以连接平末端，但速率较慢三、载体1.种类：质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等2.注意：（1）质粒的实质是小型环状DNA分子（2）在进行基因工程操作中，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3.成为载体的条件：（1）在受体细胞内能稳定保存和复制（2）具有一个或者多个限制额内切位点（3）具有标记基因，以便用于目的基因的检测与鉴定（4）对受体细胞无害（5）载体DNA大小适宜，以便于操作1.2 基因工程的基本操作顺序（原理：基因重组）一、目的基因的获取1.目的基因主要是指编码蛋白质的基因2.获取目的基因的常用方法：（1）从基因文库中获取目的基因（2）利用PCR技术扩增目的基因（3）人工合成目的基因（通过DNA合成仪）1.从基因文库中获取目的基因：（1）基因文库定义：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体均分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库（2）基因文库分类：包含了一种生物所有基因称为基因组文库只包含了一种生物的一部分基因，称为部分基因文库，如cDNA文库2.利用PCR技术扩增目的基因：（1）PCR：多聚酶链式反应（2）原理：DNA双链复制，成指数形式扩增（约为2n)（3）条件：模板DNA；DNA引物；四种脱氧核糖核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；ATP二、基因表达载体的构建：（是基因工程的核心）（1）基因表达载体的组成：目的基因，启动子，终止子，标记基因，目的基因①启动子：启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有他才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需蛋白质终止子：终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段②标记基因：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因三、将目的基因导入受体细胞：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内持续稳定和表达的过程，称为转化1.将目的基因导入植物细胞：农杆菌转化法：农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力 T—DNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上基因枪法，花粉管通道法2.将目的基因导入动物细胞：显微注射技术：材料：受精卵3.将目的基因导入微生物细胞（1）用Ca2+==处理，使其成为感受态细胞（2）讲重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞融合，在一定为赌侠，促进感受态细胞吸收DNA 分子，完成转化三、目的基因的检测与鉴定检测DNA是否插入了目的基因：DNA分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交1.3 基因工程的应用一、植物基因工程1.抗虫转基因植物：Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的2.抗病转基因植物3.抗逆转基因植物4.利用转基因改良植物的品质二、动物基因工程1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因动物生产药物：将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起转基因动物被称为乳腺生物发生器或乳房生物发生器4.用转基因动物做器官移植的供体：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合恐龙技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官三、基因工程药物四、基因治疗：基因治疗是把正常基因导入病人体内，是该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的1.体外基因治疗2.体内基因治疗1.4蛋白质工程一、蛋白质工程崛起的原因：基因工程在原则上只能产生紫仁杰已经存在的蛋白质二、蛋白质工程的基本途径：预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（基因）基因修饰和基因合成，是第二代基因工程三、科学家通过对胰岛素的改造，已经使其成为速效性药品目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的空间高级结构，这种结构十分复杂。
DNA重组技术的基本工具
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T T
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T T A
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ T T A T
最常用的质粒——大肠杆菌的质粒
试分析其作为载体的优点？
有标记基 因的存在， 可用含氨 苄青霉素 的培养基 鉴别
有切割位点
质粒是一种裸 露的、结构简 单独立于细菌 染色体之外、 具有自我复制 能力的双链环 状DNA分子。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
实际上自然存在的质粒DNA 分子并不完全具备上述条件，都 要进行人工改造后才能用于基因 工程操作。
下课了!
什么叫磷酸二酯键？
P
G
P A
生物 选修3 专题1 基因工程 1.1DNA重组技术的基本工具
蓝色妖姬
蓝色素基因 (目的基因)
蓝色妖姬是怎么培 育出来的呢?
导入
表达
三色紫罗兰
玫瑰 (受体细胞)
蓝色妖姬
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。
T4DNA连接酶
E· coliDNA连接酶与T4DNA连接酶
类型 来源 功能 相同点 差别
E· coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端 磷酸 二酯键 能连接黏性末端和 T4DNA连接酶 T4噬菌体 平末端(效率较低)
1.1DNA重组技术的基本工具
运载体必须具备什么条件？
5、运载体DNA分子大小应适合，以便提取 和在体外进行操作，太大就不便操作。
P7：3、天然DNA分子可以直接 用作基因工程运载体吗？ 自然存在的质粒DNA分子并不完全具 备上述条件，往往都要进行人工改造 后才能用于基因工程操作。
运载体存在于许多细菌和酵母菌中，作为运载体几个条 件的具体表现： 最常用的是大肠杆菌的质粒。 独立于细菌拟核DNA之外 1、复制原点： 的一种可以自我复制、 说明能复制并能带着 双链闭环的裸露DNA分子
限制酶作用过程：
注意观察限制酶切割的部位
重播
限制酶的切点：
磷酸二酯键
磷酸和脱氧 核糖之间的 化学键
磷 酸 二 酯 键
根据限制酶作用特点分析：
P7：2、原核生物限制酶为什么不剪
切本身的DNA？
原核生物本身的DNA分子中一般不 具备这种限制酶的识别切割序列。
限制酶所识别的序列有什么特点
大多数由6个核苷酸组成，少数4、5或8个。 呈碱基互补对称，无论是奇数个还是偶数个碱 基，都可以找到一条中轴线，其两侧的双链 DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
GAA TTC CTT AAG
CCAGG GGTCC
中轴线两侧分别切开
（大肠杆菌)
黏性末端
(粘质沙雷氏菌)
序列中轴线处切开
平末端
将切下来DNA片段拼接成新的DNA分子， 可用什么酶？
二、DNA连接酶——”分子缝合针 “
DNA连接酶的作用过程
探讨1：DNA连接酶连接的是什么部位？
限制酶切割后有两种结果：黏性末 端或平末端。恢复它们的连接时， 所用DNA连接酶是否可以不加选择？
”
一、限制酶——”分子手术刀 “
高中生物同步课件：1.1 DNA重组技术的基本工具(新人教版选修3)
栏目 导引
专题1
基因工程
二、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
原核生物 1.来源：主要来自于___________。 2.特点 特定核苷酸 (1)识别双链DNA分子的某种___________序列; (2)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。
栏目 导引
栏目 导引
专题1
基因工程
二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。解旋
酶能解开碱基对之间的氢键，即使b处解开， DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸 的磷酸和脱氧核糖,形成磷酸二酯键,如a处。 而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷 酸和脱氧核糖。
栏目 导引
专题1
基因工程
要点三 中。
常用的载体——质粒
基因工程
互动探究 (1)分析上述不同限制酶具有不同的识别序 列，说明限制酶具有什么特点。 (2)不同限制酶切割形成的黏性末端能发生 黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？
栏目 导引
专题1
基因工程
【提示】
(1)酶具有专一性。
(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性 末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的 方式来完成黏合。
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栏目 导引
专题1
基因工程
2.作用：将切下的DNA片段“缝合”，恢复被
磷酸二酯键 限制酶切开的___________，拼接成新的DNA 分子。 四、基因进入受体细胞的载体——“分子运 输车” λ噬菌体 1..种类：质粒、__________的衍生物、动植物 病毒等。
栏目 导引
专题1
基因工程
2.适合作为载体的特点 限制酶 (1)有一个至多个_________切割位点，供外源