选修3专题一 基因工程第1课时DNA重组技术的基本工具课件
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人教版高中生物选修3第一章DNA重组技术的基本工具(课件 共32张PPT)
提示：操作剪刀请注意安全！
课堂小结
一、基因工程的概念：
二、DNA重组技术的基本工具：
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，切开两个核 磷酸二酯键 ，产生________ 黏性末端 和_______ 平末端 。 苷酸之间的__________
2. DNA连接酶——“分子缝合针” 连接起来，恢复被限制酶切开的 (1)作用：将两条双链DNA_______ 磷酸二酯键 。 两个核苷酸之间的____________ (2)种类：①E.coli DNA连接酶 ②T4 DNA连接酶
2、种类：
4000种。
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。
4、结果： 形成两种末端 黏性末端 平末端
限制酶识别序列的特点
• 中轴线两侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列
中轴线
• 如：GAA TTC • CTT AAG
专题1 基因工程
因工程的概念
• 又称基因拼接技术,或重组DNA 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，
定向的改造生物的遗传性状。
知识重温：DNA分子的结构
1.DNA的基本组成单位: 脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
1、分类：
⑴ E· coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶 2、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。
E· coli DNA连接酶或T4DNA连接酶 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。
最新86099选修3专题1基因工程1.1DNA重组的技术基本工具PPT课件
DNA 片段末端连接起来，重新形成磷酸二酯键。
D项只涉及了E·coliDNA连接酶的作用。
“分子运输车”
载体的作用：
基因的载体
1、将外源基因转移到受体细胞中去。
2、利用载体在受体细胞内对外源基因进行大量复制。
载体必须具备的条件：
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；
本
课
时
栏
目 开
从上图可知 S 基因是有遗传效应的__D_N__A_片__段____。
关
“分子手术刀”
限制性核酸内切酶(简称限制酶)
分布：主要在原核生物中
特点：特异性，一种限制酶只
能识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列， 并在特定的切点上切割 DNA分子。
切点：磷酸二酯键
例如：EcoRⅠ限制酶只识别GAATTC，并在GA间切割
酸→DNA＋H2O。
(3)○和 之间的化学键为_磷__酸__二__酯____键。
本
课 (4)
之间的化学键为_氢__键___，可用_解__旋__酶___断裂，
时 栏
也可加热断裂。
目 开
(5)每个脱氧核糖连接着_2_个磷酸，分别在 3 号、5 号碳原子
关 上相连接。
知识·酶
DNA 聚合酶
相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
本
模板 不需要模板 需要 DNA 的一条链为模板
课
时 栏 目 开 关
不 同
作用 过程
在两个 DNA 片 将单个核苷酸加到已存在的
段 之 间 形 成 磷 核酸片段的 3′端的羟基上，
酸二酯键
形成磷酸二酯键
点 作用 结果
人教版高中生物选修三专题一第1节 DNA重组技术的基本工具 课件(共35张PPT)
1、基因工程的载体被喻为： 分子运输车
2、基因工程的载体来源：
质粒、噬菌体、动植物病毒
作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？
作为载体的必要条件
1.能自我复制
能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；
2.有一个至多个限制酶切位点
便于外源基因插入
3.有遗传标记基因
便于筛选含有目的基因的受体细胞；
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
二、分子缝合针——DNA连接酶
DNA连接酶的作用过程：
A
T
T
A
G
C
C
G
连接酶连接磷酸二酯键
作用部位： 是磷酸二酯键（扶手）
不是氢键（梯子）
DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。
连接酶种类： 分类
E.coli DNA连接酶
作用 连接黏性末端
1、来源：主要是原核生物
2、种类： 4000多种。 3、特点： 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。
4、结果：形成两种末端
黏性末端 平末端
常见的两种限制酶
1、大肠杆菌的一种限制酶 （EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在 G和A之间切开。
形成两种末端
黏性末端
平末端
4、“分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：
两类
E·coli DNA连接酶
连接黏性末端
T4 DNA连接酶
连接黏性末端和平末端
2、作用部位：
磷酸二酯键
4、基因进入受体细胞的载体
通常有三种:
质粒 λ噬菌体衍生物
动植物病毒
2、基因工程的载体来源：
质粒、噬菌体、动植物病毒
作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？
作为载体的必要条件
1.能自我复制
能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；
2.有一个至多个限制酶切位点
便于外源基因插入
3.有遗传标记基因
便于筛选含有目的基因的受体细胞；
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
二、分子缝合针——DNA连接酶
DNA连接酶的作用过程：
A
T
T
A
G
C
C
G
连接酶连接磷酸二酯键
作用部位： 是磷酸二酯键（扶手）
不是氢键（梯子）
DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。
连接酶种类： 分类
E.coli DNA连接酶
作用 连接黏性末端
1、来源：主要是原核生物
2、种类： 4000多种。 3、特点： 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。
4、结果：形成两种末端
黏性末端 平末端
常见的两种限制酶
1、大肠杆菌的一种限制酶 （EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在 G和A之间切开。
形成两种末端
黏性末端
平末端
4、“分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：
两类
E·coli DNA连接酶
连接黏性末端
T4 DNA连接酶
连接黏性末端和平末端
2、作用部位：
磷酸二酯键
4、基因进入受体细胞的载体
通常有三种:
质粒 λ噬菌体衍生物
动植物病毒
人教版高中生物选修3专题1 第1节《DNA重组技术的基本工具》ppt课件
3．DNA连接酶
(1)分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从大肠 杆菌中分离得到的，称为⑮E_·_c_o_li_D_N__A_连__接__酶___；另一类是从 ⑯ T4噬__菌__体____中分离出来的，称为T4DNA连接酶。
(2)两种DNA连接酶的比较： 相同点：都缝合⑰磷__酸__二__酯__键。
知识贴士： ①若限制酶切割后形成的是黏性末端，则形成的两个黏性 末端是反向重复序列。 ②大多数限制酶的识别序列为6个核苷酸组成，例如 EcoRI、SmaI限制酶识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限 制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。
2．DNA连接酶
来源：大肠杆菌
E·coliDNA连接酶作用：使黏性末端之
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之外的小型细胞器 C．基因工程操作中的质粒一般都是经过人工改造的 D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C [答案] C
[解析] 基因工程使用的载体需有一至多个酶切位点，具 有自我复制的能力，存在标记基因，对受体细胞安全，且分子 大小适合。而自然存在的质粒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。而质粒进入 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。
二、基因工程的工具 1．限制性核酸内切酶 (1)来源：这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2) 种 类 ： 迄 今 已 从 近 300 种 不 同 的 微 生 物 中 分 离 出 了 约 4000种限制酶。 (3)特点：①主要切割外源DNA，而对自身的DNA不起作 用，达到保护自身的目的；②只能识别双链DNA分子中特定的 核苷酸序列；③只能在特定的部位进行切割。 (4)结果：形成黏性末端或平末端。 (5)实质：使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断 开。
高二生物选修3_基因工程_DNA重组技术的基本工具_ppt
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段 的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两 个DNA片段之间形成磷酸二酯键。 DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通 过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的 两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。
两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。
（3）某些动植物病毒
快速查找：什么是质粒？
基因进入受体细胞的载体
假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？如果不能分 离会怎样？
作为载体的必要条件
能自我复制 有切割位点 能与目的基因结合 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 有遗传标记基因 对受体细胞无害、容易分离 比较容易得到
实例 1：
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
2 DNA连接酶－－“分子缝合针”
1.作用： 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 2.种类：（1）E· coliDNA连接酶(大肠杆菌) （2）T4DNA连接酶（T4噬菌体） 3.实例2、见课本P5，图1-4，回答下列问题： （1）EcoR I是一种 酶，其识别序列是 ， 切割位点是 与 之间的 键。切割结果 产生的DNA片段末端形式为 。 （2）不同来源DNA 片段结合，在这里需要的酶应 是 连接酶，此酶的作用是在 与 之间 形成 键而起“缝合”作用的。还有一种连接平 末端的连接酶是 。
专题1
两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。
（3）某些动植物病毒
快速查找：什么是质粒？
基因进入受体细胞的载体
假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？如果不能分 离会怎样？
作为载体的必要条件
能自我复制 有切割位点 能与目的基因结合 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 有遗传标记基因 对受体细胞无害、容易分离 比较容易得到
实例 1：
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
2 DNA连接酶－－“分子缝合针”
1.作用： 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 2.种类：（1）E· coliDNA连接酶(大肠杆菌) （2）T4DNA连接酶（T4噬菌体） 3.实例2、见课本P5，图1-4，回答下列问题： （1）EcoR I是一种 酶，其识别序列是 ， 切割位点是 与 之间的 键。切割结果 产生的DNA片段末端形式为 。 （2）不同来源DNA 片段结合，在这里需要的酶应 是 连接酶，此酶的作用是在 与 之间 形成 键而起“缝合”作用的。还有一种连接平 末端的连接酶是 。
专题1
人教版高中生物选修三1.1《DNA重组技术的基本工具》ppt精讲课件
BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的
基因,通过DNA连接酶作用恢复
键,成功获得了重组质粒,
说明
。
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampR和tetR的大肠
杆菌,将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养,得到如图二
的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后
将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图三的结果(空圈
一个至多个限制酶切割位点 标记基因
携带外源DNA片段进入受体细胞
三、重组DNA分子的模拟操作
1.材料用具:剪刀代表_E_c_o_R_Ⅰ__,透明胶条代表_D_N_A_连__接__酶__。 2.切割要点:
(1)先分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出____________序
列,并选____之间作切口进行“切割”。
作用
应用
限制性核 使特定部位的磷酸二 用于提取目的基因和切
酸内切酶 酯键断开
割载体
DNA连接酶
在DNA片段之间重新形 成磷酸二酯键
用于基因表达载体的构 建
(2)两者的关系可表示为:
2.限制性核酸内切酶与解旋酶的比较: (1)相同点:都是作用于DNA分子中的化学键。 (2)不同点:作用部位不同,前者作用于磷酸二酯键,后者作用于 氢键。
(1)作用于a(磷酸二酯键)的酶:限制酶、DNA连接酶和DNA聚合 酶。 (2)作用于b(氢键)的酶:解旋酶。
【易错提醒】(1)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性 末端都相同;同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性 末端一般不相同。 (2)DNA连接酶无识别的特异性,DNA连接酶对于黏性末端或平末 端都能催化其“缝合”,重新形成DNA分子。
1.1DNA重组技术的基本工具-人教版选修三精品PPT教学课件
不 作用 游离的DNA片
同 对象
段
单个的脱氧核苷酸
点 作用 形成完整的 结果 DNA分子
形成DNA的一条链
用途 基因工程
DNA复制
2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较
(1)区别
作用
应用
限制性核 使特定部位的磷 用于提取目的基 酸内切酶 酸二酯键断裂 因和切割载体
DNA连接 酶
在DNA片段之 间重新形成磷酸
生物体外
操作对象 操作水平
结果
___基_因_____ ___D__N_A_分__子__水__平____ _新__的__生__物_类__型__和__生__物_产__品__
__
想一想 1．从结构上分析，为什么不同生物的DNA 能够重组？ 【提示】 (1)基本单位相同。(2)空间结构 相同。
二、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.来源：主要来自于__原__核_生__物____。 2.特点 (1) 识 别 双 链 DNA 分 子 的 某 种特_定__核__间的 _____________断开。
要点突破讲练互动
要点一 限制性核酸内切酶 1.化学本质：蛋白质。 2.切割位点：磷酸二酯键。 磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键,而限 制酶切割的只能是箭头所指处的化学键,因为 圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部。
3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比较
4.限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较 (1)相同点：都作用于DNA分子中的化学键。 (2)不同点：两者作用部位不同，前者作用于 磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而后者 作用于两个碱基之间的氢键。
特别提醒 黏性末端是指DNA分子在限制酶 的作用下形成的具有相同碱基序列而且碱基 互补配对的单链延伸末端结构，它们能够通 过碱基间的互补配对重新结合，而具有平末 端的DNA片段不容易结合。
DNA重组技术的基本工具PPT课件
随堂达标检测
活页规范训练
基因工程的工具酶
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源
主要来自于 原核生物
。
(2)特点
① 识 别 双 链 DN特A 定核分苷酸子 的 某 种
序列；
磷酸二酯键
②使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
断裂。
(3)作用结果
中心轴线两侧
①黏性末端：在所识别序列的
将
DNA的两条链分别切开时形成中的心末轴端线。
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基因进入受体细胞的载体—— “分子运输车”
1．载体的种类有 质粒 λ噬、菌体
动植的物衍病生毒物、
等。
2．常用载体——质粒
(1)质粒是一种自裸我露复的制、结构简单双、链独环立状于DN细A 菌拟核DNA之外，
并具有
限制酶切割 能 力 的
分子外。源
(2)质粒DNA分子上有标一记至基多因个
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A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 思维导图：
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SUCCESS
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2024/10/15
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3．载体的种类 (1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA，有 的细菌只有一个，有的细菌有多个。 (2)λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人 们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。
高中生物 人教版 选修3 专题1 基因工程 1.1DNA重组的基本工具(共19张PPT)
3.特性： 识别双链DNA分子中特定核苷酸序列, 专一性 切割特定核苷酸序列中特定的位点。
4.识别序列的组成： 大多数由六个核苷酸组成
5.作用部位： 磷酸二酯键
6.作用结果: 产生黏性末端或平末端
2020/6/12
4
2020/6/12
5
2020/6/12
6
【问题探究】 1.限制性核酸内切酶能不能识别并切割RNA序列？ 2.限制酶与解旋酶作用位点的区别？ 3.限制酶的命名原则？
2
问题展示
1.掌握DNA重组技术所需三种基本 工具。 2.理解并记忆三种工具的作用及其 特点。
2020/6/12
3
【问题解决一】分子手术刀--限制性核酸内切酶
1.来源： 主要从原核生物中分离纯化。
2.作用：
能够识别双链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
磷酸二酯键断开。
(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC… （4） …G
…G …CTTAA
…TG
CG…
(5) G…
(6) …GC (7) GT…
(8)AATTC…
ACGTC… CA…
…CG G…
总你结是规否律能:用限D制NA酶连所接识酶别将的它序们列连有接什起么来特？点？
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。
C.RNA酶
D.运载体
2020/6/12
14
5.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，
需使用（ ）
A. 同种限制酶
B. 两种限制酶
A
C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
人教版高中生物选修三专题一第1节 DNA重组技术的基本工具 课件(共56张PPT)
形成磷酸二酯键
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合” 起来，但效率较低
T4DNA连接酶
小试身手
限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切
酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切
练习：活页P74(2min)
12.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和 质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和 切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点 是—↓GATC—。如下图：
13.下表中列出几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、 图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问 题。
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
• 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，它们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
SmaⅠ
平末端
平末端
思考?
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？
要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶
• 常用的载体：质粒
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
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
小结：
1.三种基本工具
（1）限制酶：识别部位、作用部位、作用、特 点、作用结果
（2）DNA连接酶：作用、结果、种类（2种） （3）载体:种类（3个）、条件（4个） 2.多种酶的区别 DNA连接酶，DNA聚合酶， 限制酶，DNA水解酶，DNA解旋酶
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合” 起来，但效率较低
T4DNA连接酶
小试身手
限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切
酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切
练习：活页P74(2min)
12.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和 质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和 切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点 是—↓GATC—。如下图：
13.下表中列出几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、 图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问 题。
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
• 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，它们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
SmaⅠ
平末端
平末端
思考?
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？
要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶
• 常用的载体：质粒
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
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
小结：
1.三种基本工具
（1）限制酶：识别部位、作用部位、作用、特 点、作用结果
（2）DNA连接酶：作用、结果、种类（2种） （3）载体:种类（3个）、条件（4个） 2.多种酶的区别 DNA连接酶，DNA聚合酶， 限制酶，DNA水解酶，DNA解旋酶
人教版高中生物选修三专题一第1节 DNA重组技术的基本工具 课件(共25张PPT)
能分泌胰岛素 的细菌
选修3.专题一：
多彩小鱼
转基因小鼠
蓝色妖姬
转基因金大米
转约有糖尿病患者1.8亿 人，我国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。
1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现 了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之 外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
有标记基因的存 在，可用含青霉 素的培养基鉴别。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
有切割位点
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。
基因工程的优点
载体-目的基因
载体-载体
目的基因-目的基因 目的基因自身环化
载体的条件？
假如质粒没有限制酶切割位点将怎样？ （没有限制酶能识别的序列）
？
限制酶
目的基因
质粒
霍乱弧菌的质粒多个限制酶切点，你会用它 来做分子运输车吗？
重组DNA
受 体 细 胞 死 亡
如何判断重组质粒已经导入受体细胞？
受 体 细 胞
重组DNA
受
体
含某种抗生素的培养基
细 胞
受 体 细 胞
三、“分子运输车” —目的基因进入受体细胞的载体
思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状
在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因 的什么过程有关？需要什么样的生物学基础？
转录
翻译
DNA(基因)
mRNA
蛋白质(性状)
密码子在生物界是 通用 的！
绝大多数生物的遗传物质都是 DNA 的，都具 规则双螺旋
选修3.专题一：
多彩小鱼
转基因小鼠
蓝色妖姬
转基因金大米
转约有糖尿病患者1.8亿 人，我国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。
1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现 了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。
质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之 外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
有标记基因的存 在，可用含青霉 素的培养基鉴别。
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
有切割位点
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。
基因工程的优点
载体-目的基因
载体-载体
目的基因-目的基因 目的基因自身环化
载体的条件？
假如质粒没有限制酶切割位点将怎样？ （没有限制酶能识别的序列）
？
限制酶
目的基因
质粒
霍乱弧菌的质粒多个限制酶切点，你会用它 来做分子运输车吗？
重组DNA
受 体 细 胞 死 亡
如何判断重组质粒已经导入受体细胞？
受 体 细 胞
重组DNA
受
体
含某种抗生素的培养基
细 胞
受 体 细 胞
三、“分子运输车” —目的基因进入受体细胞的载体
思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状
在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因 的什么过程有关？需要什么样的生物学基础？
转录
翻译
DNA(基因)
mRNA
蛋白质(性状)
密码子在生物界是 通用 的！
绝大多数生物的遗传物质都是 DNA 的，都具 规则双螺旋
人教版选修三 专题一第一节 DNA重组技术的基本工具(优质课件)
限制酶所识别的序列，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。
1.3 限制酶的作用结果
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
大肠杆菌 (E.coli)的一种限制 酶EcoRΙ能识别 GAATTC序列，并在G 和A之间切开。
1.3 限制酶的作用结果
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
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。
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
阅读课本P4, 找到以下问题的答案：
1、限制酶的来源？种类？
主要从原核生物中分离纯化。已经从近300种不 同微生物中分离出了约4000种限制酶。
2、限制酶的作用特点？
识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部位的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
3、限制酶的作用结果？
切割后产生DNA片段，且末端为黏性末端或平末 端两种形式。
1973年斯坦福 大学的S. Cohen小 组把非洲爪蟾核糖 体基因片断同 pSC101质粒重组， 转化大肠杆菌，并 在菌体内成功转录 出相应的mRNA。
这是第一次成 功的基因克隆实验。
1986 Nobel生理 或医学奖
2. DNA连接酶（ligase） 1967年，世界上有数个实验室几乎同时
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
结构简单,大小适中
运载 工具
1.3 限制酶的作用结果
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
大肠杆菌 (E.coli)的一种限制 酶EcoRΙ能识别 GAATTC序列，并在G 和A之间切开。
1.3 限制酶的作用结果
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
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。
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
阅读课本P4, 找到以下问题的答案：
1、限制酶的来源？种类？
主要从原核生物中分离纯化。已经从近300种不 同微生物中分离出了约4000种限制酶。
2、限制酶的作用特点？
识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部位的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
3、限制酶的作用结果？
切割后产生DNA片段，且末端为黏性末端或平末 端两种形式。
1973年斯坦福 大学的S. Cohen小 组把非洲爪蟾核糖 体基因片断同 pSC101质粒重组， 转化大肠杆菌，并 在菌体内成功转录 出相应的mRNA。
这是第一次成 功的基因克隆实验。
1986 Nobel生理 或医学奖
2. DNA连接酶（ligase） 1967年，世界上有数个实验室几乎同时
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
结构简单,大小适中
运载 工具
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某种限制酶只能识别GAATTC序列,并在G和A之间将 3. 这段序列切开,如果目的基因是
试画出经该限制酶切割之后所得的黏性末端。
生物*选修3*人教版
一、限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀”
1、简称： 限制酶 2、分布： 主要在原核生物中
寻根问底(P4)
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？
①转基因 ②DNA 分子 ③限制性核酸内切酶(限制酶) ④原核生 物 ⑤核苷酸序列 ⑥磷酸二酯键 ⑦黏性末端 ⑧6 ⑨反向对
称 ⑩DNA 连接酶 E·coli D－NA T4 DNA 磷酸二酯键
黏性末端 两种末端 外源基因 质粒 自我复制
基因工程的概念：
生物*选修3*人教版
基因工程是指按照人们的愿望，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，从而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，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。
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限制酶的识别特点
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列
如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCC
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EcoRⅠ
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黏性末端
黏性末端
• 什么叫黏性末端？
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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，它们 之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
因连接。
③具有某些标记基因，便于进行筛选。 ④对受体细胞无害。
• 2、常用的载体：
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质粒（最常用) λ噬菌体的衍生物， 动植物病毒等
3、质粒
分布：许多细菌
本质：小型环状DNA分子。 有标记基因
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有切割位点
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
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【解析】DNA 连接酶能连接两个 DNA 片段,而不是将单个脱氧核 苷酸连接到已有的 DNA 链上,A 项错误,B 项正确;两条 DNA 链上碱基
之间氢键的形成不需要酶的催化,C 项错误;DNA 连接酶包括 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶,E·coli DNA 连接酶能连接黏性末
【解析】质粒是存在于细菌、酵母菌等中的一种环状 DNA,不是 细胞器,A 项错误;基因工程中常用改造后的质粒作载体,B 项正确; 质粒上的基因的表达也遵循中心法则,C 项错误;质粒必须具有抗生 素抗性基因或其他标记基因以便筛选,D 项错误。
【答案】B
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限制酶在原核生物中的作用
原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期 的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原 物的侵害。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，以保证自 身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
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基因工程
第 1 课时 DNA 重组技术的基本工具
基因工程的产物 生物*选修3*人教版
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【核心素养目标】 1. 了解基因工程的基本概念； 2. 简述DNA重组技术所需的三种基本工具； 3. 说出三种工具的基本作用是什么；
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【基础知识梳理】---答案
答案:
比较 项目
DNA 连接酶
DNA 聚合酶
相 同 点
化学 本质 作用 部位
蛋白质 两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
模板 不需要模板 需要 DNA 的一条链为模板
不 作用 游离的 DNA 同 对象 片段
单个的脱氧核苷酸
点 作用 形成完整的 结果 DNA 分子
形成 DNA 的一条链
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端,T4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端,D 项错误。 【答案】B
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2.下列有关质粒的叙述中,正确的是( )。 A.质粒是存在于细菌中的一种细胞器 B.质粒改造后可作基因工程的载体 C.质粒上基因的表达不遵循中心法则 D.质粒必须具有抗生素抗性基因以便筛选
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载体必须具备的条件 1.作为载体必须具备哪些条件?这些条件的作用 是什么?
2.为什么天然质粒不能直接用于基因操作?
3.为什么要用载体将外源基因运送到细胞内,直 接把外源基因导入不行吗?
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1、载体必须具备的条件： ①能够在宿主细胞中复制或整合到受体细胞
的染色体DNA上复制。
②具有一至多个限制酶切点，以便与外源基
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可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
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T4DNA连接酶
3、类型：
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类型
来源
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌
T4DNA连接酶 T4噬菌体
功能
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和 平末端
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别名： 操作环境： 原理： 操作水平： 结果：
基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因重组
DNA分子水平
定向地改造生物的遗传性状，获得 人类所需要的品种。
【课堂探究】
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限制性核酸内切酶问题探究 1. 限制性核酸内切酶是从哪一性?体现在哪些方 面?
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理解DNA连接酶问题探究 1.DNA连接酶连接的是双链DNA还是单链DNA?其作 用实质是什么?
2.请比较DNA连接酶与DNA聚合酶的异同点。做出表 格对比
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二、 DNA连接酶 ——“分子缝合针”
1、作用:把DNA片段拼接成新
的DNA，
2、作用原理： 催化磷酸二酯键形成,不是 氢键
1.下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述中,正确的是( )。 A.将单个核苷酸加到某 DNA 片段的 3'端,形成磷酸二酯键 B.将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯
键 C.连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键 D.能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来,不能将双链
DNA 片段的平末端连接起来
试画出经该限制酶切割之后所得的黏性末端。
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一、限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀”
1、简称： 限制酶 2、分布： 主要在原核生物中
寻根问底(P4)
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？
①转基因 ②DNA 分子 ③限制性核酸内切酶(限制酶) ④原核生 物 ⑤核苷酸序列 ⑥磷酸二酯键 ⑦黏性末端 ⑧6 ⑨反向对
称 ⑩DNA 连接酶 E·coli D－NA T4 DNA 磷酸二酯键
黏性末端 两种末端 外源基因 质粒 自我复制
基因工程的概念：
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基因工程是指按照人们的愿望，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，从而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，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。
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限制酶的识别特点
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列
如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCC
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EcoRⅠ
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黏性末端
黏性末端
• 什么叫黏性末端？
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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，它们 之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
因连接。
③具有某些标记基因，便于进行筛选。 ④对受体细胞无害。
• 2、常用的载体：
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质粒（最常用) λ噬菌体的衍生物， 动植物病毒等
3、质粒
分布：许多细菌
本质：小型环状DNA分子。 有标记基因
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有切割位点
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
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生物*选修3*人教版
【解析】DNA 连接酶能连接两个 DNA 片段,而不是将单个脱氧核 苷酸连接到已有的 DNA 链上,A 项错误,B 项正确;两条 DNA 链上碱基
之间氢键的形成不需要酶的催化,C 项错误;DNA 连接酶包括 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶,E·coli DNA 连接酶能连接黏性末
【解析】质粒是存在于细菌、酵母菌等中的一种环状 DNA,不是 细胞器,A 项错误;基因工程中常用改造后的质粒作载体,B 项正确; 质粒上的基因的表达也遵循中心法则,C 项错误;质粒必须具有抗生 素抗性基因或其他标记基因以便筛选,D 项错误。
【答案】B
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限制酶在原核生物中的作用
原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期 的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原 物的侵害。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，以保证自 身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
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基因工程
第 1 课时 DNA 重组技术的基本工具
基因工程的产物 生物*选修3*人教版
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【核心素养目标】 1. 了解基因工程的基本概念； 2. 简述DNA重组技术所需的三种基本工具； 3. 说出三种工具的基本作用是什么；
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【基础知识梳理】---答案
答案:
比较 项目
DNA 连接酶
DNA 聚合酶
相 同 点
化学 本质 作用 部位
蛋白质 两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
模板 不需要模板 需要 DNA 的一条链为模板
不 作用 游离的 DNA 同 对象 片段
单个的脱氧核苷酸
点 作用 形成完整的 结果 DNA 分子
形成 DNA 的一条链
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端,T4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端,D 项错误。 【答案】B
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2.下列有关质粒的叙述中,正确的是( )。 A.质粒是存在于细菌中的一种细胞器 B.质粒改造后可作基因工程的载体 C.质粒上基因的表达不遵循中心法则 D.质粒必须具有抗生素抗性基因以便筛选
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载体必须具备的条件 1.作为载体必须具备哪些条件?这些条件的作用 是什么?
2.为什么天然质粒不能直接用于基因操作?
3.为什么要用载体将外源基因运送到细胞内,直 接把外源基因导入不行吗?
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1、载体必须具备的条件： ①能够在宿主细胞中复制或整合到受体细胞
的染色体DNA上复制。
②具有一至多个限制酶切点，以便与外源基
生物*选修3*人教版
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
生物*选修3*人教版
T4DNA连接酶
3、类型：
生物*选修3*人教版
类型
来源
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌
T4DNA连接酶 T4噬菌体
功能
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和 平末端
生物*选修3*人教版
别名： 操作环境： 原理： 操作水平： 结果：
基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因重组
DNA分子水平
定向地改造生物的遗传性状，获得 人类所需要的品种。
【课堂探究】
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限制性核酸内切酶问题探究 1. 限制性核酸内切酶是从哪一性?体现在哪些方 面?
生物*选修3*人教版
理解DNA连接酶问题探究 1.DNA连接酶连接的是双链DNA还是单链DNA?其作 用实质是什么?
2.请比较DNA连接酶与DNA聚合酶的异同点。做出表 格对比
生物*选修3*人教版
二、 DNA连接酶 ——“分子缝合针”
1、作用:把DNA片段拼接成新
的DNA，
2、作用原理： 催化磷酸二酯键形成,不是 氢键
1.下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述中,正确的是( )。 A.将单个核苷酸加到某 DNA 片段的 3'端,形成磷酸二酯键 B.将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯
键 C.连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键 D.能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来,不能将双链
DNA 片段的平末端连接起来