【选修三】DNA重组技术的基本工具和基本操作程序
人教版生物选修三教案：1.1 DNA重组技术的基本工具 Word版含答案
1.1DNA重组技术的基本工具教学设计山东省沾化县第一中学韩振勇1 教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版选修3专题1基因工程中第1节内容，本节是《基因工程》专题的基础，是掌握后面知识的保障。
对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为巩固三种基因操作工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，可以设置一个模拟制作活动──构建重组DNA，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。
2 学情分析学生经过必修二的学习已经初步掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用等知识，基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。
但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。
因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题等方面的能力。
3 教学目标3.1 知识目标⑴简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
⑵DNA重组技术的模拟操作。
3.2 能力目标尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案3.3 情感态度与价值观⑴关注基因工程的发展⑵认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
4 教学重点与难点4.1 教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用4.2 教学难点基因工程载体需要具备的条件。
6 教学反思学生了解到的基因工程实例是激发他们学习的兴趣。
我们通过创设情境，提出问题，引导学生积极参与教学活动，这既有利于调动学生学习的积极性，也有利于学生科学素养的全面提高。
比如：在介绍限制酶的的来源时，可以通过问题“限制酶从哪里来寻找”，诱导学生思考、阅读教材得出结论。
另外，本节内容比较抽象，上课过程中结合一些图片、动画，特别是让学生亲自去动手模拟制作DNA重组的模型，这样更能激发学生学习的热情，效果会更好。
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具DNA重组技术是一种重要的分子生物学技术，用于改变基因组中的DNA序列，使之具有特定的功能。
这项技术的应用范围广泛，可以在基础研究、医学诊断、药物开发等领域发挥重要作用。
DNA重组技术的基本工具包括DNA片段的制备、限制性内切酶、DNA连接酶、质粒和载体等。
首先，DNA片段的制备是DNA重组技术的第一步。
通过PCR（聚合酶链反应）或限制性内切酶切割，可以从某个DNA源中获取特定的DNA片段。
PCR是一种体外扩增技术，可以将特定的DNA序列进行快速放大。
限制性内切酶是一类特殊的酶，可以识别特定的DNA序列并在该序列上切割DNA链。
通过PCR和限制性内切酶的组合应用，可以制备出需要的DNA片段。
其次，限制性内切酶是DNA重组技术中的重要工具之一。
限制性内切酶可以特异性地切割DNA链，并产生一定的粘性或平滑的DNA末端。
这些末端的特性决定了DNA片段连接的方式。
常用的限制性内切酶有EcoRI、BamHI、HindIII等。
当两个DNA片段具有相同的限制性内切酶切割位点时，它们可以通过限制性内切酶的连接来形成一个新的DNA分子。
接下来，DNA连接酶也是DNA重组技术中必不可少的工具之一。
DNA连接酶能够将两个DNA片段在适当的条件下连接在一起。
常用的DNA连接酶有T4 DNA连接酶和DNA聚合酶。
通过合适的实验条件和适当的连接酶，可以使两个DNA片段有效地连接成为一个整体。
此外，质粒和载体也是DNA重组技术中的重要工具。
质粒是一种小环状DNA分子，在细菌细胞中存在，并能自我复制。
载体则是质粒或其他DNA分子，用于携带所需的DNA片段。
通过将需要插入的DNA片段连接到载体上的限制性内切酶切割位点上，并将该载体转化至宿主细胞中，就可以实现外源DNA的导入。
在实际应用中，DNA重组技术的基本工具往往是共同配合使用的。
通过PCR或限制性内切酶的组合，可以制备出所需的DNA片段；通过限制性内切酶的连接和DNA连接酶的应用，可以将不同的DNA片段连接起来形成一个新的DNA分子；通过质粒和载体的应用，可以将需要插入的DNA片段导入到宿主细胞中实现转化。
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具“工欲善其事，必先利其器”。
我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，就是通过精心设计，用“分子工具”构建成的。
培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。
实现这一精确的操作过程至少需要三种工具，即准确切割DNA的“手术刀”、将DNA片段再连接起来的“缝合针”将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具”。
科学家已经找到并运用了这三种必需的工具，才使培育抗虫棉这一奇妙构想变成了现实（图1-1）。
图1-1 抗虫棉（左侧为对照）寻根问底根据你所掌握的知识，你能推测这类酶存在于原核生物中的作用是什么吗限制性核酸内切酶——“分子手术刀”切割DNA的工具是限制性核酸内切酶（restrictionen donucleases)，又称限制酶（restriction enzyme）。
这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
迄今已从近300种不同的微生物中分离出了约4000种限制酶。
它们能够识别双链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（图1-2）断开。
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，Eco RI、Sma I限制酶识别的序列均为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。
DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式—黏性末端和平末端（图1-3）。
当限制酶在它识别序列的中心轴线（图中虚线）两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
生物技术资料卡限制酶的名字怎么起限制酶的名字是怎么起的呢是用生物属名的头一个字母与种名的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪个生物中分离出来的。
例如，一种限制酶是从大肠杆菌（Escherichia coli）的R型菌株分离来的，就用字母Eco R表示；如果它是从大肠杆菌R菌株中分离出来的第一个限制酶.则进一步表示成Eco RI 。
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。
专题一基因工程选修三DNA重组技术的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的应用,蛋白质工程的崛
练习
已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉 素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因 或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果， 并得出相应的实验结论。
(三)抗逆转基因植物
可以调节细胞渗透压的基因 抗冻蛋白基因 抗除草剂基因
(四)利用转基因改良植物的品质
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入 植物；改变这些氨基酸合成途径中某种关键 酶的活性。
例如：将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导 入玉米，赖氨酸含量提高30%。
将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得 转基因延熟番茄；
内容
主要来源于原核生物 现已从300微生物中分离出约4000种限制酶
属名头字母+种名头2字母
作用结果
识别双链DNA分子中 特定核苷酸序列
切割特定序列中的 特定位点
专一性
限制酶作用的化学键
1.分子手术刀 ——限制酶
项目
内容
来源 种类及命名
作用特点
主要来源于原核生物
现已从300微生物中分离出约4000种限制酶 属名头字母+种名头2字母
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原-抗体杂交
（二）鉴定（个体生物学水平） 抗虫、抗病接种实验，活性比较等
质粒 重组质粒导入大肠杆菌细胞
人体细胞
用同一种限制酶 进行繁酶殖切
目的基因 (人胰岛素基因)
大肠杆菌
DNA连接酶连接目的基因和质粒
复制目的基因
重组质粒(重组D人N胰A岛) 素
选修三-回归教材-知识整理--2013-10
回归教材 知识整理（选修三） 一、基因工程 （一）、 DNA 重组技术的基本工具1. 限制酶主要来源： 细胞。
特 点： 。
作用结果:产生 末端和 末端 。
2. E.coli DNA 连接酶 和 T 4 DNA 连接酶区别：E.coli DNA 连接酶连接： ； T4 DNA 连接酶连接： 。
3. 比较学过的几种与核酸有关的酶的作用： ① 酶：切割DNA 分子，断磷酸二酯键； ② 酶：连接DNA 片段，建立磷酸二酯键；③ 酶：断氢键，在复制和转录过程中使DNA 分子解开螺旋； ④ 酶：将逐个的脱氧核苷酸连接形成新的互补链； ⑤ 酶：以RNA 为模板,催化合成互补DNA 单链； ⑥ 酶：以DNA 一条链为模板，将逐个的核糖核苷酸连接形成RNA,能特异性识别启动子；⑦ 酶：催化DNA 水解形成脱氧核苷酸，断磷酸二酯键。
4. (1)运载体的种类： ， 衍生物和 。
(2)质粒的化学本质： ；主要来源于： 。
(3)运载体的必备条件：① ，以便于目的基因的保存和复制。
② ，以便于 向其上连接目的基因。
③ ，以便于筛选含目的基因的受体细胞。
④ 对受体细胞无害 。
（二）、基因工程的基本操作程序第一步 获取目的基因：1. 原核生物的基因结构和表达2. 真核生物的基因结构与原核不同的是： 。
3. 基因组文库和cDNA 文库（互补DNA 文库）的主要区别：4. 获取目的基因的常用的 3个方法： ；； 。
5. PCR 技术 ⑴原理： 。
⑵过 程： ； ； 。
⑶反应体系： 、 、 、 。
⑷前 提：。
⑸结 果： 。
6.利用DNA合成仪合成DNA的条件：。
第二步、：(基因工程的核心步骤 )1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并获得表达和发挥作用。
2.基因的表达载体的组成：、、、。
3.目的基因与运载体必须具有，才能够成功拼接到一起。
第三步.将目的基因导入受体细胞：转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
生物选修三 专题一 基因工程
基因工程的操作工具
基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶
大肠杆菌的一种ECORI限制酶识别GAATTC序列，
并在G和A之间切开）。
基因工程的操作工具
基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶
酶切位点：特定序列核苷酸的磷酸二酯键
基因工程的操作工具
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。 酶切位点
黏性末端
酶切位点
不同的限制性内切酶得到的黏性末端不同
SmaI限制酶的作用
SmaI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
SmaI限制酶的作用
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。
平末端
平末端
SmaⅠ
G AA T T C
G AA T T C C T T AA G
C T T AA G
G
AA T T C G
G
AA T T C G
C T T AA
C T T AA
GA A T T C
C T T A AG
基因工程的操作工具
基因的针线──DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起 来，即把梯子两边扶手的断口连接起来(形成磷酸二酯 键)，这样一个重组的DNA分子就形成了。
种生物上并成功表达？
1、大多数生物的遗传物质都是DNA，且主要为双螺 旋结构，即不同生物的DNA分子基本结构是相同的， 都遵循碱基互补配对原则 。所以不同的生物DNA可
以嫁接。
2、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以，一
【选修三】DNA重组技术的基本工具和基本操作程序
mRNA，最终获得所需的蛋白质。
②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的
尾端。
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③标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因 是抗生素基因。 (3)构建过程
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特别提醒 ①插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒 的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。 ②启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片 段)≠终止密码子(RNA)。
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3．将目的基因导入受体细胞
生物 种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用 方法
农杆菌转化法
显微注射法
Ca2＋处理法
受体 细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转 化 过 程
将目的基因插入Ti 质粒的T—DNA上→ 农杆菌→导入植物 细胞→整合到受体 细胞的DNA→表达
将目的基因表达 载体提纯→取卵 (受精卵)→显微 注射→受精卵发 育→获得具有新 性状的动物
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2．基因工程的基本原理和理论基础
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二、与DNA分子相关的几种酶及基因工程的其他工具 1．与DNA分子相关的酶
限制酶
DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用 DNA分子
底物
DNA分 子片段
脱氧核苷酸 DNA分子
作用
碱基对间
磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键
部位
的氢键
作用 形成粘性末 形成重组 结果 端或平末端 DNA分子
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②人工合成目的基因 反 转 录 法 ： 目 的 基 因 转 录 成 的 mRNA 逆――转―录――合―成→单 链 DNA碱――基―互――补―配――对―――合―成―→双链 DNA(目的基因) 化学合成法：蛋白质中氨基酸的序列―推―测→ mRNA 中的碱基序 列―推―测→DNA 碱基序列目的基因―化―学――方―法―合――成→目的基因 ③利用 PCR 技术扩增目的基因 通过 PCR 技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的 目的基因。详见《选修一生物技术的应用》
DNA重组技术的基本工具
第一章基因工程1．1 DNA重组技术的基本工具【教学目标】1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用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【分层问题一】什么是基因工程？如何解读？1．基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，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。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。
2.根据你的理解，填写下表：【分层问题二】基因工程需要哪些工具？各有何特点？1、限制性核酸内切酶（1）切割DNA的工具是，又称。
（2）这类酶的主要来源是，约种。
【互动探究】这类酶存在于原核生物中的作用是什么？（4）它们能识别DNA分子中某种，并且使特定部位的两个核苷酸间的断开。
例如，EcoRI酶识别序列。
SmaI酶识别序列（5）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和。
【精讲点拨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2、DNA连接酶——“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为coliE⋅DNA连接酶只能E⋅DNA连接酶。
coli将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。
另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。
T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低。
【互动探究】DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？【精讲点拨2】下图为DNA分子的切割和连接过程。
(1)EcoRI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。
高二生物选修三导学案DNA重组技术的基本工具
导学案课题：第1课时DNA重组技术的基本工具编制人：张传龙审核人：领导签字：【学习目标】1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
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。
【学习重点】DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
【学习难点】基因工程载体需要具备的条件。
【教学建议】先研读教材，并从教材中勾画出要点，然后根据学案助读中的问题提示，思考并回答，遇有疑难，再查阅教材，加深理解，最后完成自测题。
课前预习案：【问题导学】1、DNA分子的组成2、DNA的平面结构(1)配对的碱基,A与T之间形成个氢键，G与C之间形成个氢键。
比例越大DNA结构越稳定；H O；（2）脱氧核昔酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核昔酸→DNA＋2(3)○和之间的化学键为键；(4) 之间的化学键为，可用断裂，也可加热断裂；（5）每个脱氧核糖连接着个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
3.基因与DNA的关系【预习自测】1．下图为DNA分子的切割和连接过程。
(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末端片段形式为。
(2)不同来源的DNA片段结合，在这里需要的酶是连接酶，此酶的作用是在和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。
2.下列关于DNA连接酶的作用的叙述，正确的是（）A．将单个核昔酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二醋键B．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二醋键C. 连接两条DNA链上碱基之间的氢键D．只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来3．质粒之所以能做基因工程的载体，是由于它（）A．含蛋白质，从而能完成生命活动B．能够自我复制，且能保持连续性C．含RNA,能够指导蛋白质的合成D．具有环状结构，能够携带目的基因【我的疑惑】【课内探究案】探究点一基因工程的概念及工具酶1．基因工程的概念2．基因工程的工具酶（1）“分子手术刀”———限制性核酸内切酶（限制酶）①来源：主要是从中分离纯化出来的。
生物选修3DNA重组技术的基本工具.
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展示内容
合作探究 课堂检测2,4 课堂检测6,7 课堂检测8,9 展示 1组 2组 3组 4组
课堂检测10(1)(3) 课堂检测10(2)
5组 6组
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课堂检测10 课堂检测11
5组 6组
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合作探究
课堂检测2,4 课堂检测6,7 课堂检测8,9 课堂检测10 课堂检测11 展示 点评
1组
2组 3组 4组 5组 6组
7组
8组 9组
（三）基因工程的诞生
• 1972年,科学家首次用一种限制酶切割猿猴病 毒SV40的DNA和λ 噬菌体DNA分子,然后使用 DNA连接酶进行连接,形成了重组的DNA分子.
G
AA T T C
同种限制酶切 割
G
G
AA T T C G
C T T AA
C T T AA
G AA T T C
C T T AA G
基因的针线： DNA连接酶
分子缝合针──DNA连接酶
作用?对基因工程诞生的意义?
连接酶的作用是：将互补配对的两个 黏性末端连接起来，使之成为一个完整的 DNA分子。
DNA聚合酶和DNA连接酶有何 相同和不同点？
• 什么叫黏性末端？ 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切 开时，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。
DNA重组技术的基本工具(选修3)
将怎样？
可能造成基因丢失
3、作为载体必须具备的条件
能自我复制 有一个或多个限制酶切点 具有某些标记基因 对受体细胞无害 大小应适合，便于提取和操作思考：天然的质粒源自NA分子可以直接用作基因工程的载体吗？
不能，天然的质粒DNA分子并不完全具备载体的条件，都要进行人 工改造后才能用于基因工程操作。
专题1 基因工程
一、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，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。
2
对基因工程概念的分析
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 原理 结果
DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链
双链
单链
连接部位 相同点
将单个核苷酸加
在两DNA片段之间形 到已存在的核酸
成磷酸二酯键
片段的3’末端的
羟基上，形成磷
酸二酯键
1）都能形成磷酸二酯键 2）二者都由蛋白质构成
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输 车”
1、载体的作用
将外源基因转移到受体细胞中去。 利用载体在受体细胞内对外源基因进行大量复制。
2、常用的运载体：
◆ 质粒 ◆ λ噬菌体的衍生物 ◆ 动植物病毒
21
质粒存在场所：细菌、真菌（如酵母菌）等生物的细胞质中
有标记基因 的存在，可 用含氨苄青 霉素的培养 基鉴别
是一种裸露的、结 构简单、独立于细 菌拟核DNA或细胞 核之外具有自我复 制能力的很小的双 链环状DNA分子
DNA重组技术的基本工具课件
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。
课堂反馈
1、关于限制酶说法中，正确的是（ C ） A．限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱 基序列 B．EcoRI切割的是G—A之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的DNA分子， 只切割外源DNA D．限制酶只存在于原核生物中
G
DNA聚合酶
DNA
A A T C A A T A G T T A G T T A T C G
具有连接单链DNA的本领,将单 个核苷酸通过磷酸二酯键连接 成一条互补的DNA链
DNA聚合酶
DNA连接酶 只可以连接双链DNA
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。
• 2、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 (2) …AC (3) GC… • … G … TG CG… • (4)…G (5) G… (6) …GC • …CTTAA ACGTC… …CG • (7) GT… (8)AATTC… • CA… G… • 你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？
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
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特别提醒 ①一般来说，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要，对某些天然的载体进行人工改 造。 ②限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之 外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的 检测。
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(2010·全国 2 高考)下列叙述符合基因工程概念的是
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答案：A 解析：内含子是不能编码蛋白质的，成熟的信使 RNA 不含内 含子转录部分，反转录合成的目的基因的方法是以目的基因转 录成的信使 RNA 为模板，反转录成互补的单链 DNA，然后在 酶的作用下合成双链 DNA。
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基因工程基本操作程序
1．目的基因的获取 (1)目的基因：是指编码所需蛋白质的结构基因。 (2)获取目的基因的常用方法 ①从处理细胞 →微生物细胞壁 的通透性增加→ 重组质粒与感受 态细胞混合→感 受态细胞吸收 DNA分子
特别提醒 转化的实质是将目的基因整合到受体细胞的染色体基因组中
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4．目的基因的检测与鉴定
(1)分子水平检测
①导入检测：检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目
的基因。
DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因
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【解析】 A属于动物细胞工程的内容，C属于微生物的发酵 工程的内容，D自然状态下，一般不能自行形成重组DNA分子 【答案】 B
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1．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎内含有人奶 主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是( ) A．采用反转录的方法得到目的基因有内含子 B．基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少 的 C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D．用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因 的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
的DNA片段作探针。
②表达检测：
转录检测：分子杂交法，即目的基因作探针与mRNA杂交
翻译检测：抗原—抗体杂交法
(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接
种实验。
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(2010·浙江高考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转 基因烟草过程中，下列操作错误的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C．将重组DNA分子导入原生质体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
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DNA重组技术的基本工具和基本操作程序
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基因工程的概念及基本工具 一、基因工程的概念理解和理论基础
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1．基因工程的概念理解 (1)操作环境：体外；关键步骤：“表达载体的构建”。 (2)优点 ①与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物性状。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重组。 (5)本质：甲(供体提供目的基因) 导――入→乙(受体表达目的基因)， 即基因未变、合成蛋白质未变，只是合成场所基础
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二、与DNA分子相关的几种酶及基因工程的其他工具 1．与DNA分子相关的酶
限制酶
DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用 DNA分子
底物
DNA分 子片段
脱氧核苷酸 DNA分子
作用
碱基对间
磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键
部位
的氢键
作用 形成粘性末 形成重组 结果 端或平末端 DNA分子
形成新的 DNA分子
形成单链 DNA分子
2. 载体 (1)条件： ①能在宿主细胞中稳定保存下来并大量复制。 ②有一个至多个限制性核酸内切酶切割点，以便与外源基 因连接。 ③具有特殊的标记基因，便于筛选。
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(2)种类： 质粒(常用)、γ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (3)作用： ①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内； ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
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②人工合成目的基因 反 转 录 法 ： 目 的 基 因 转 录 成 的 mRNA 逆――转―录――合―成→单 链 DNA碱――基―互――补―配――对―――合―成―→双链 DNA(目的基因) 化学合成法：蛋白质中氨基酸的序列―推―测→ mRNA 中的碱基序 列―推―测→DNA 碱基序列目的基因―化―学――方―法―合――成→目的基因 ③利用 PCR 技术扩增目的基因 通过 PCR 技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的 目的基因。详见《选修一生物技术的应用》
mRNA，最终获得所需的蛋白质。
②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的
尾端。
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③标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因 是抗生素基因。 (3)构建过程
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特别提醒 ①插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒 的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。 ②启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片 段)≠终止密码子(RNA)。
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3．将目的基因导入受体细胞
生物 种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用 方法
农杆菌转化法
显微注射法
Ca2＋处理法
受体 细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转 化 过 程
将目的基因插入Ti 质粒的T—DNA上→ 农杆菌→导入植物 细胞→整合到受体 细胞的DNA→表达
将目的基因表达 载体提纯→取卵 (受精卵)→显微 注射→受精卵发 育→获得具有新 性状的动物
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2．基因表达载体的构建——基因工程的核心
(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗
传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因
①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，能驱动基因转录出
() A．B 淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B 淋巴细
胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产
生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得
青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到
细菌 DNA 上