专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具
1.1DNA重组技术的基本工具
1、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的 是 A ① T C G ② A A T T C
A G C T T A A
A G G T T C C A G
③
④
A G C T T C A G
A、①②
B、①③ C、①④ D、②③
2、下列哪一种酶是基因工程的工具酶 A、DNA连接酶 C、RNA酶 B、DNA酶 D、运载体
需要
是否需要模版
不需要
限制酶：磷酸二酯键
解旋酶：氢键
限制酶切割后有两种不同的结果，一种产 生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的 连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？
E.coliDNA连接酶：连接黏性末端 T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
3、基因的运输工具——运载体
作为载体没有切割位点将怎样？ 假如目的基因导入受体细胞后不能复制将 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？
理：基因重组
操作水平：DNA分子水平 结 果：定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
思考
在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一 种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实 例？ 现今存在的生物为什么没有在长期的进化过 程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一 种稳定状态？ 怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？
限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不 同限制酶切割形成的DNA片段：
(1) …CTGCA
…G （4） …G …CTTAA (7) GT…
(2) …AC
(3) GC…
…TG CG… (5) G… (6) …GC ACGTC… …CG
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
高中生物选修3教案 第1章 基因工程
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1．知识目标：（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
3．情感、态度和价值观目标：（1）关注基因工程的发展。
（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、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、教学方法1、学案导学：见学案。
2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（二）情景导入、展示目标。
教师首先提问：A.我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）B.回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？（实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定）从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
我们来看本节课的学习目标。
（多媒体展示学习目标，强调重难点）（三）合作探究、精讲点拨。
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
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。
专题一第一节DNA重组技术的基本工具
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
乳汁中含有人生长激素的转基因 牛(阿根廷)
特殊 动物
在猴子的未受精卵中 加入附加基因，并利用 它成功培育出健康活泼 的小猴“安迪”。 通因、帕金森病基因等， 加快针对这类疾病疫苗 的开发研究。
不会引起过敏的转基因大豆
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
EcoRⅠ GAATTC
目 的 基 因
EcoRⅠ
GAATTC
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
目 的 基 因
目 的 基 因
“分子缝合针”——DNA连接酶
根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类： E.coliDNA连接酶：只能连接双链DNA片段互 补的粘性末端； T4DNA连接酶：可以连接双链DNA片段互补 的粘性末端和平末端，但连接平末端之间的效 率比较低。
基础理论
技术发明
导入 扩增
★怎样从DNA 上获得胰岛 素基因？ ★用什么将目 的基因连接 到质粒上？ ★用什么将胰 岛素基因运 送到大肠杆 菌中？
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
重播
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
A T
T
A
G
C
C
G
DNA分子双链结构 （平面结构）
“分子缝合针”——DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？
限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？ 以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：
请用DNA连接酶将它们连接起来: ______和_____能连接成____________________;
______和_____能连接成____________________;
高中生物选修3知识大全
高中生物选修3知识点总结专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具1.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，因此又叫做DNA 重组技术，这种技术是在生物体外，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性。
2.基因操作的工具包括基因的“剪刀”――限制性核酸内切酶;基因的“针线”――DNA连接酶;基因的“运输工具”――运载体。
3.限制酶主要来源于原核生物。
限制酶的作用特点是能够识别DNA中某种特定的核苷酸序列，切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
4.DNA连接酶的作用是将双链DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二脂键。
根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：T4DNA连接酶和 E.coliDNA连接酶。
5.目前基因工程中经常使用的运载体有质粒、动植物病毒和λ噬菌体的衍生物。
6.质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
7.作为基因进入细胞的载体，必须具备的条件是能在宿主细胞中复制并稳定保存、具有一至多个限制酶切点、具有某些标记基因、对宿主的生存没有决定性的作用。
1.2 基因工程的基本操作程序1.基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
2.目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
获取目的基因的途径有从基因文库中获取?、利用PCR技术扩增获得、直接人工合成。
3.PCR是利用DNA双链复制的原理，将基因的核苷酸序列加以复制，使其数目呈指数方式增加。
需要的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环多次。
4.基因工程的核心是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
生物选修3专题1_基因工程__1.1DNA重组技术的基本工具_训练案及答案
高中高效课堂 高一生物 训练案一、选择题：1．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指( )A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA 连接酶B.噬菌体、质粒、DNA 连接酶C.DNA 限制酶、RNA 连接酶、质粒D.DNA 限制酶、DNA 连接酶、质粒 2．不属于质粒被选为基因运载体的理由是 （ ）A ．能复制 B.有多个限制酶切点 C ．具有标记基因 D ．它是环状DNA3．下列四条DNA 分子，彼此间能连接在一起的一组粘性末端是 （ ）① ②③ ④A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④ ４．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A ．①③⑤⑦B ．①④⑥C ．①③⑥⑦D ．②③⑥⑦５．有关基因工程的叙述中，错误的是 （ ）A ．DNA 连接酶将黏性未端的碱基对连接起来B ．限制性内切酶用于目的基因的获得C ．目的基因须由载体导入受体细胞D ．人工合成目的基因不用限制性内切酶６．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（ ）A ．高效性 B.专一性 C ．多样性 D.催化活性受外界条件影响７．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8．下列属于基因运载体所必须具有的条件是（多选） （ ）A 、具有某些标志基因B 、具有环状的DNA 分子C 、能够在宿主细胞内复制D 、具有多种限制性内切酶9．下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具（多选） （ ）A ．大肠杆菌B ． 质粒C ．动物病毒D ． 线粒体 10．在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是( )A.将目的基因从染色体上切割出来B.识别并切割特定的DNA 核苷酸序列C.将目的基因与运载体结合D.将目的基因导入受体细胞11．多数限制性核酸内切酶切割后的DNA 末端为A 、平头末端B 、3突出末端C 、5突出末端D 、粘性末端 12．在基因工程中通常所使用的质粒是（ ） A 、细菌的染色体DNA B 、细菌拟核外的DNA C 、病毒染色体DNA D 、噬菌体DNA13．下列关于限制酶的说法不正确的是( )A.限制酶广泛存在于各种生物中，在微生物细胞中分布最多B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列C.限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性D.限制酶的作用只是用来提取目的基因 14．（05全国Ⅰ）镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。
1-1 DNA重组技术的基本工具
【通读教材】(5min)
要求： 1.出声阅读教材 2.根据重难点在书上做好标记
集智研讨
研讨内容：【自主预习】 要求：1.用时在10分钟之内。 2.组长负责宏观调控， 负责好结果反馈 3.做好展示、质疑的准备。
基因工程的概念
基因工程的别名 操作环境
操作对象 操作水平 基本过程 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达
定向地改变生物的遗传性状
例如：
大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。 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Байду номын сангаас
末端。
大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含 有抗药基因，如抗四环素的抗性基因。 质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性 作用。
练习
1.以下说法正确的是
B.质粒是基因工程中唯一的运载体 C.运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制 酶切点，以便与外源基因连接 D.DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键
（C ）
A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
练习
2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（ D ）
A.能复制 B.有多个限制酶切点
精彩展示
展示要求
1.尽量脱稿展示。 2.言语要规范，配合肢体语言。 3.声音洪亮，语速适中。 4.注重总结方法规律。
非展示同学：
注意聆听，积极思考质疑，及时记录。
将优化方案P3-8写到作业本上 要求：抄题，有解析。
高中生物人教版选修三教学案：专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具 Word版含答案
1.基因工程的基本原理是基因重组，外源DNA能在受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
2．DNA重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和使目的基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶可识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割。
4．E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端。
5．质粒作为基因工程的载体需具备的条件有：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个或多个限制酶切割位点；具有标记基因。
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。
一、基因工程的概念及其诞生与发展1．基因工程的概念[填表]别名DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平结果创造出人类需要的新的生物类型和生物产品2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的突破：DNA是遗传物质的证明；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。
(2)技术的发明：基因转移载体和工具酶的相继发现；DNA合成和测序技术的发明；DNA体外重组的实现及重组DNA表达实验的成功；第一例转基因动物的问世及PCR技术的发明。
二、DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)来源：主要来自原核生物。
(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。
(3)结果：产生黏性末端或平末端。
(4)应用：已知限制酶Eco RⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为G↓AATTC和CCC↓GGG，在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。
Eco RⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性。
2．DNA连接酶(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。
DNA重组技术的基本工具
（1）种类： E·coli DNA连接酶、T4 DNA连接酶 （2）作用： 形成磷酸二酯键
基因A
基因B
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 ,这样一个 重组的DNA分子就形成了。
4
载体--质粒
（1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中 （2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制
载体的作用
（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
载体的必要 条件
（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，便于进行鉴定和选择
载体的种类
（1）细菌的质粒 （2）病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等
பைடு நூலகம்
黏性末端
2
限制性核酸内切酶
②SmaⅠ: 只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。 在G与C 之间切割
中轴线
2
限制性核酸内切酶
②SmaⅠ: 只能识别CCCGGG序列。
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。
平末端
平末端
３
DNA连接酶
1.1 DNA重组技术的基本工具
具有绿色荧光蛋白基因的水母能发出绿色的荧光
1.1 DNA重组技术的基本工具
转入水母绿色荧光蛋白基因后的小鼠
1
基因工程
（1）概念： 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。 （2）别名： DNA重组技术 （3）原理： 基因重组 （4）操作环境：体外操作 （5）操作水平：DNA分子水平
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。
原创16：1.1 DNA重组技术的基本工具
C．①②⑤
D．②④
4．作为基因的运输工具──载体，必须具备的条件之一及理由是( D )
A．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
B．具有标记基因，以便为检测目的基因的表达提供条件
C．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选
D．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
5．关于基因工程的叙述，正确的是( C ) A．基因工程是指非同源染色体上非等位基因重组 B．基因工程是指同源染色体上等位基因重组 C．基因工程是指一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上 D．基因工程是指同种生物的基因转接到同种生物的其他个体DNA上 6．下列关于限制性核酸内切酶的说法，正确的是( B ) A．限制性核酸内切酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 B．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C．不同的限制性核酸内切酶切割DNA后都会形成黏性末端 D．限制性核酸内切酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布
（2）RNA水平检测重组体 主要是检测目的基因是否能发挥其功能，即是否转录出相应的mRNA分子。
（3）从蛋白质水平进行检测： 抗原—抗体杂交。 例如，对于导入某种鱼的抗冻蛋白基因的转基因番茄，需要先通过栽培获 得果实后，再与天然产品比较，确定其是否具有了抗冻性状。
小节：
1.工具酶 “分子手术刀” ——限制性内切核酸酶 “分子缝合针” —— DNA连接酶
生物：1.1《DNA重组技术的基本工具》课件(新人教版选修3)湖南师大
有切割位点
能复制并带着 插入的目的基 因一起复制
高二·2010年上学期
来的DNA切断，由于这种切割作用是在 DNA分子内部进行的，故名限制性核酸 内切酶。
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。 形成两种末端 黏性末端
4、结果：
平末端
高二·2010年上学期
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
高二·2010年上学期
高二·2010年上学期
重播
黏性末端
平末端 高二·2010年上学期
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA聚合酶和DNA连接酶有何 相同点和不同点？
高二·2010年上学期
限制酶切割后有两种不同的结果， 一种产生黏性末端，一种产生平末端。 那么恢复它们的连接时，所用DNA连 接酶是否可以不加选择？
高二·2010年上学期
抗虫棉
高二·2010年上学期
DNA重组技术的基本工具
准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） 基因转移工具（“分子运输车”）
高二·2010年上学期
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出来，能将外
E.coliDNA连接酶：连接黏性末端 T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
高二·2010年上学期
高二·2010年上学期
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 如果载体对受体细胞有害将怎样？ 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？
人教版高中生物选修三练习：专题1 第1节 DNA重组技术的基本工具 含解析
专题一第一节一、选择题1．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是(C) A．目的基因限制酶载体受体细胞B．重组DNA RNA聚合酶限制酶连接酶C．工具酶目的基因载体受体细胞D．模板DNA mRNA质粒受体细胞[[解析]]基因工程是把供体生物的基因(目的基因)导入受体(细胞)，并使其成功表达，以使受体获得新的遗传特性的过程。
因此该过程需要有目的的基因、受体细胞及其工具(工具酶和载体)。
2．切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其DNA整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3—4倍。
此项研究遵循的原理是(B) A．基因突变B．基因重组C．细胞工程D．染色体变异[[解析]]将动物控制合成生长激素的基因注入鲇鱼受精卵中，通过DNA复制、转录、翻译合成特定的蛋白质，表现出特定的性状，此方法依据的原理是基因重组。
3．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是(C)A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶[[解析]]限制酶能够识别双链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的磷酸二酯键断裂，形成黏性末端或平末端；DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；解旋酶能使DNA分子双螺旋结构解开，氢键断裂；所以①处是解旋酶作用部位，②处是限制酶作用部位，③处是DNA连接酶作用部位。
4．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。
下图为四种限制酶Bam HⅠ、Eco RⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。
箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是什么(D)A．Bam HⅠ和Eco RⅠ；末端互补序列为—AATT—B．Bam HⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—GATC—C．Eco RⅠ和HindⅢ；末端互补序列为—AATT—D．Bam HⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—[[解析]]Bam HⅠ和BglⅡ处理后形成的末端互补，其末端互补序列为“—GATC—”。
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 “
人教版生物选修三学案：1.1 DNA重组技术的基本工具 含答案
1.1DNA重组技术的基本工具学案辽宁省瓦房店市第八高级中学徐秀云【学习目标】1。
简述基因工程用到的工具、工具酶分别有哪些。
2。
简述明限制酶的作用特点。
3. 举例说明限制酶的种类、识别序列、切割位点以及切割结果.4。
说明DNA连接酶的种类及其区别.5. 简述作为载体应具备哪些条件，并写出载体的常见种类。
【学法指导】首先翻看目录，整体了解一下选修3《现代生物科技专题》所涵盖的知识。
读一读“致同学们"──生物科技创造美好的未来。
阅读章首页，找到基因工程的概念。
阅读“科学探索之路”了解基因工程的发展历程。
专题1 基因工程 1．1 DNA重组技术的基本工具的学习：快速浏览教材的标题文字（包括一级标题蓝色字,及二级标题黑色字）,整体了解本节内容，然后5分钟内整体（不间断地)阅读一遍教材内容，包括文字以及图（这样做很有必要，可以帮助你系统地了解知识的来龙去脉),再带着预习案中所列的问题，再次有效阅读，提取有用的信息动笔回答问题。
有能力的同学(指预习案中的问题自己都找到了答案的同学或寻求简单帮助后也很好地解决了的同学）可以尝试完成探究案，寻找解题的依据。
【预习案】(方法指导:“阅读”是学习一切知识的必要方法,带着这些问题好好的阅读，范围是从教材开始读到第7页.书中的文字及图形，甚至包括“生物技术资料卡"、旁栏思考题等，运用你的智慧思考并解决下列问题）。
时间30分钟内，记录完成的时间。
并完成预习自测.（温馨提示：问题的答案写在背面）〉〉思考题：所用时间：分钟.1。
什么是基因工程？2. 限制酶的来源及其作用特点?3。
列表比较2种限制酶的识别序列、切割位点以及其切割的结果。
4。
联系必修1“酶”的有关知识，说出限制酶的化学本质、特性以及合成场所。
5。
DNA连接酶的作用？6。
列表比较DNA连接酶的2种类型、来源及其连接的末端.7. 联系必修2“DNA复制"的相关知识,说出DNA连接酶与DNA聚合酶区别。
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常用的载体——质粒
1．来源及结构：质粒主要存在于细菌等原核生物 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双链环状 DNA分子，如下图所示：
2．标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四 环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组DNA
进行鉴定和选择。
3．作为载体的条件 (1)能自我复制。 (2)有一个至多个限制酶切割位点。 (3)有特殊的标记基因。
下吧！
1．1 基础自主梳理 DNA 重 组 技 术 的 基 本 工
核心要点突破
知能过关演练
基础自主梳理
一、基因工程的概念 1．基因工程的别名：DNA重组技术。
2．操作环境：生物体外。
基因 3．操作对象：______。 DNA分子水平 4．操作水平：_______________。
剪切→拼接→导入→表达 5．基本过程：________________________。
1．识别序列的组成
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例
如EcoRI、Sma I限制酶的识别序列，也有少数限
制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。 2．限制酶都是切割识别特定的核苷酸序列的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键。
3．限制酶切出的黏性末端和平末端的区别：
例1 (2011年雅礼中学高二检测)基因工程中，须使
6．结果：人类需要的新的生物类型和生物产品。
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
原核 (1)主要来源：______生物。 核苷酸序列 ①能够识别DNA特定的____________ (2)特点： 磷酸二酯键 ②切开两个核苷酸之间的____________
(3)DNA 末端：限制性核酸内切酶切割 DNA 产生的 平末端 黏性末端 DNA 末端有两种形式为__________和_______。
因构成与人类相似)进行了一系列
实验。为了了解外源基因是否可
以安全地移植到猫科动物的基因序列中，该研究
中心利用基因工程技术培育出美国首只转基因夜
光猫。紫外线灯光下夜光猫的眼睛、牙床和舌头
会发出鲜艳的橙黄色的荧光。夜光猫的培育施工 是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分 子上进行的操作，需要专门的工具。这些工具是 什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一
2质粒 载体的 特点 ①能够在细胞内自我复制 限制酶切割位点 ②具有一个或多个__________________，便于供外源DNA 插入 ③具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 (3)质粒载体的处理：真正用作载体的质粒，都必须在细胞外 经人工改造。
核心要点突破
利用图解法理解记忆限制酶的有关 问题
切割
【尝试解答】 D
【解析】
首先把目的基因切下来要用到限制酶
Ⅱ；如果再用限制酶Ⅱ切割质粒，则2个标记基因
都被切开，标记基因将失去作用。而用限制酶Ⅰ切
割质粒可保留一个标记基因，而产生的黏性末端和
限制酶Ⅱ切割下来的目的基因可以互补配对。
【互动探究】 上题中限制酶Ⅰ切开化学键后产生
哪种类型的末端？
【提示】
基因工程 a
DNA复制 a
名称
作用
参与生理过 作用位点 (如图) 程应用 转录 a
在核苷酸链上 RNA聚 添加单个核苷 合酶 酸
使碱基间氢键 解旋酶 断裂形成单脱 氧核苷酸链 逆转 录酶 以RNA为模板 合成DNA
DNA复制及 转录 逆转录、基 因工程
b
特别提醒
①DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成
【思路点拨】
本题通过质粒结构的模式图考查
质粒的功能和特点，分析如下：
【尝试答案】 (1)DNA
①能够自我复制 ②具
有遗传效应 CGCGT－ (2) DNA 连接酶 A－ (3)标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择
(4)C
【探规寻律】
(1)主动运输中载体的化学本质是
蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等 物质进出细胞。 (2)基因工程中的载体的化学本质是DNA，其作用 是携带目的基因进入受体细胞。
思考感悟
限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？
【提示】
相同。都是磷酸二酯键。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1载体 的种类 ①质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA之外，并具有_________能力的双链环状DNA 自我复制 分子 ②λ噬菌体的衍生物 ③动植物病毒
黏性末端。
(1)限制性核酸内切酶是一类酶而不
【易误警示】
是一种酶。
(2)限制性核酸内切酶作用的化学键为磷酸二酯键， 而不是氢键。 (3)不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点 不同，这与酶的专一性是一致的。
与DNA有关的各种酶比较
名称 作用 参与生理 作用位 过程应用 点(如图) a
DNA连 连接两个DNA片段 接酶 限制性 切割某种特定的脱 内切酶 氧核苷酸序列 在脱氧核苷酸链上 DNA聚 添加单个脱氧核苷 合酶 酸
(4)对受体细胞无害等。
例3 如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，
据图回答下列问题。
(1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是 ________， 二 者 还 具 有 其 他 共 同 点 ， 如 ①________ ， ②________(写出两条即可)。 －A (2)若质粒 DNA 分子的切割末端为 ，则与 —TGCGC 之连接的目的基因切割末端应为____________；可 使用________________把质粒和目的基因连接在一 起。
在条件适宜时，经酶的作用合成一个重组DNA分
子。该酶是( )
A．DNA连接酶
C．DNA聚合酶
B．RNA聚合酶
D．限制性内切酶
解析：选A。本题考查几种酶的作用。DNA连接 酶可以连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键形成 一个DNA分子；RNA聚合酶可以催化单个游离的 核糖核苷酸形成RNA；DNA聚合酶可以催化单个 游离的脱氧核糖核苷酸形成DNA；限制性内切酶 可以将DNA分子从特定的位点切割成两个DNA片 段。
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－。根据图示判断下列操作正确的是(
)
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．质粒用限制酶而不是氢键，氢键是分子间的静电
吸引力，不需通过酶催化形成。②DNA连接酶只
能在两个DNA片段间形成磷酸二酯键，而DNA聚 合酶只能将单个核苷酸加到已有DNA片段上，且 需要以一条DNA链为模板。③目前发现的DNA连 接酶不具有连接单链DNA的能力。
(2011年北大附中高二检测)下列关于DNA连 接酶的叙述正确的是( ) ①催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接 ②催化不同黏性末端的DNA片段之间的连接 ③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 ④催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷 酸二酯键的形成 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【尝试解答】 D
1．1 DNA重组技术的基本工具
课标领航 1．了解限制酶及DNA连接酶的来源。 2．掌握限制酶及DNA连接酶的作用。
3．理解载体需具备的条件。
【重点】 三种工具的作用。
【难点】
黏性末端和平末端；载体的特点。
情景导航
转基因夜光猫
美国新奥尔良奥德班濒危物种研
究中心为探索一些人类疾病的治
疗方法，以猫为实验对象(猫的基
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 磷酸二酯键 切开的两个核苷酸之间的___________。 (2)种类
黏性 ①E.coliDNA连接酶：只能缝合双链DNA的______
末端 _______。 ②T4DNA连接酶：既可缝合双链DNA的黏性末端， 平末端 又可缝合双链DNA的________。
(3) 氨 苄 青 霉 素 抗 性 基 因 在 质 粒 DNA 上 称 为 ____________________，其作用是 _________________________。 (4)下列常在基因工程中用作载体的是( )
A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因
B．土壤农杆菌中的RNA分子
C．大肠杆菌的质粒
D．动物细胞的染色体
例2
【解析】
在DNA重组技术中，两个DNA片段间
必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；
具有相同黏性末端的DNA分子连接时，DNA连接 酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之 间磷酸二酯键的形成，即把“梯子”的“扶手”缝 合起来。
【探规寻律】
限制酶与DNA连接酶的关系
跟踪训练
两个具有相同黏性末端的DNA片段，
知能过关演练
本部分内容讲解结束
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