【生物】2011高三生物一轮复习精品课件：选修3 1.1、1.2 DNA重组技术的基本工具基因工程的基本操作程序
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高中生物选修三1.1DNA重组技术的基本工具课件 共24张
3、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受体细胞进行检测 C.增加质粒分子的分子量 D.便于与外源基因连接
4、下列哪项不是基因工程中经常使用的用
来运载目的基因的载体（ D ）
A.细菌质粒 B.噬菌体 C.动植物病毒 D.细菌核区的DNA
•作用部位： 磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键
•作用特点： 有专一性。即一种限制酶只能识别 一种特定核苷酸序列，并在特定的 切点上切割DNA分子。
•作用结果： 产生黏性未端
EcoRI
识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
G AATT C C T TAAG
G C T TAA
AATTC G
限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸， 他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。
EcoRI
ATGAAT TCAA TA CT TA AG T T
EcoRI
GCG
AAT TCCC
CGCT TA A
G GG
ATG
AAT TCAA
TACT TAA
GTT
GCGAAT TCAA CG CT TA AG T T
三、基因工程的基本工具
2、DNA连接酶 •连接部位： 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键
1.1 DNA重组技术的 基本工具
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立 了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程 的诞生历程，说出基因工程的概念； 2.通过阅读文本、观察图片、师生交流，说 出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用。
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。
高三生物一轮复习专题课件选修三专题一基因工程ppt
是基因工程的核心。
(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有
□15 启动子 、□16 终止子和 □17 标记基因 等。
①启动子：是一段有特殊结构的 □18 DNA片段 ，位于 □19 基因首端 ，是 □20 RNA聚合酶识别和结合 的部位。
②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21 目的 基因 ，从而 □22 将含目的基因的细胞筛选出来 。
专题一 基因工程
教材基础回扣 核心考点整合 命题视角研析 课后限时练
教材基础回扣
教材梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．DNA重组技术的“分子手术刀”
□ (1)“分了手术刀”即 1 限制性核酸内切酶 。 □ (2)来源：主要从 2 原核生物中分离。
(3)功能：识别□3 特定核苷酸序列、切割 □4 磷酸二酯键。 (4)结果：产生□5 黏性末端 或□6 平末端 。
3．将目的基因导入受体细胞的方法
(1)植物最常用： □23 农杆菌转化 法，其次为 □24 基因枪 法、□25 花粉管通道 法。
(2)动物：最常用 □26 显微注射 法，其受体细胞通常为 □27 受精卵 。
(3)细菌：□28 感受态细胞 法，需用 □29 Ca2＋ 处理细胞。
4．目的基因的检测和鉴定
(4)目的基因的检测和鉴定
[应用训练2] (2012·南京教学检测)如图为获得抗虫棉的 技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才 能在卡那霉素培养基上生长。
请据图回答： (1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有 ________和________。 (2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素 外，还需加入________。 (3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 ________技术，该技术所依据的原理是_________________ __________________________________________________。
(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有
□15 启动子 、□16 终止子和 □17 标记基因 等。
①启动子：是一段有特殊结构的 □18 DNA片段 ，位于 □19 基因首端 ，是 □20 RNA聚合酶识别和结合 的部位。
②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有□21 目的 基因 ，从而 □22 将含目的基因的细胞筛选出来 。
专题一 基因工程
教材基础回扣 核心考点整合 命题视角研析 课后限时练
教材基础回扣
教材梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．DNA重组技术的“分子手术刀”
□ (1)“分了手术刀”即 1 限制性核酸内切酶 。 □ (2)来源：主要从 2 原核生物中分离。
(3)功能：识别□3 特定核苷酸序列、切割 □4 磷酸二酯键。 (4)结果：产生□5 黏性末端 或□6 平末端 。
3．将目的基因导入受体细胞的方法
(1)植物最常用： □23 农杆菌转化 法，其次为 □24 基因枪 法、□25 花粉管通道 法。
(2)动物：最常用 □26 显微注射 法，其受体细胞通常为 □27 受精卵 。
(3)细菌：□28 感受态细胞 法，需用 □29 Ca2＋ 处理细胞。
4．目的基因的检测和鉴定
(4)目的基因的检测和鉴定
[应用训练2] (2012·南京教学检测)如图为获得抗虫棉的 技术流程。在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才 能在卡那霉素培养基上生长。
请据图回答： (1)A过程所用的载体是________，需要的工具酶有 ________和________。 (2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素 外，还需加入________。 (3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 ________技术，该技术所依据的原理是_________________ __________________________________________________。
高考生物(人教版)一轮复习课件：选修3.1 专题1 基因工程
(2)构建过程：
目的基因
DNA 连接酶
3．将目的基因导入受体细胞 受体细胞 导入方法 采用最多的方法是_______________ 农杆菌转化法 ，其次 植物细胞 还有基因枪法和花粉管通道法等 最常用的方法是__________________ 。 此方 显微注射技术 动物细胞 法的受体细胞多是受精卵
2．基因表达载体的构建 (1) 基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有 __________ 启动子 、终止子和__________ 标记基因 等。 ①启动子：是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因首 端，是___________ RNA 聚合酶识别和结合的部位。 ②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有 __________ 目的基因 ，从而将含__________ 目的基因 的细胞筛选出来。
质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟 核DNA之外，并具有自我复制能力的很小 的双链环状 。 DNA 分子 (3)载体 其上有一个至多个 限制酶 切割位点，供 外源 DNA 片段插入其中 动植物病毒 等 其他载体：λ噬菌体衍生物、
二、基因工程的基本操作程序 从 基因中获取 1．目的基因的获取利用 化学方法 直接人工合成 利用 PCR 技术扩增
(1)识别特定 作用 的核苷酸序 特点 列 (条件) (2)在特定位 点上切割
(1)E· coliDNA 连接酶只连 接黏性末端 (2)T4DNA 连 接酶连接黏 性末端和平 末端
(1)能在宿主细胞 内稳定存在并大 量复制 (2)有多个限制酶 切割位点 (3)具有特殊的标 记基因
E· coliDNA 连接 常用 RciRⅠ限制酶 质粒、噬菌体、 酶 类型 SmaⅠ限制酶 动植物病毒 T4DNA 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。
2011高考生物一轮复习课件：选修3 专题1 基因工程
•基因工程技术生产凝乳酶的过程 基因工程技术生产凝乳酶的过程
• 1．基因工程的操作程序分析 ． • (1)目的基因的获取途径 目的基因的获取途径 • ①从自然界中已有的物种中分离出来，如 从的方法有反转录法和化学合成法。 常用的方法有反转录法和化学合成法。 • 利用PCR技术扩增目的基因 ③利用 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 通过 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。 扩增，以获取大量的目的基因。
种 类 项 目 作 用 底 物 作 用 部 位
限制酶
DNA连 连 接酶
DNA 聚合酶
解旋酶
DNA分子 分子
DNA分 分 子 片段 磷酸二 酯键
脱氧核 苷酸
DNA 分子 碱基对 间 的氢键
磷酸二 酯键
磷酸二 酯键
•(2)限制酶与 限制酶与DNA连接酶的关系 限制酶与 连接酶的关系
①限制酶不切割自身 限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在该酶的识 的原因是： 的原因是 别序列或识别序列已经被修饰。 别序列或识别序列已经被修饰。 连接酶起作用时不需要模板。 ②DNA连接酶起作用时不需要模板。 连接酶起作用时不需要模板
(4)目的基因的检测与鉴定 目的基因的检测与鉴定
类
型
检测内容
方 法
结果显 示 杂交带
导 分子杂 目的基因是否 DNA分子杂 入 交(DNA和 和 进入受体细 检 DNA之间 之间) 胞 之间 测 分 转 分子杂交 目的基因是否 (DNA和 和 子 录 转录出 mRNA之 之 检检 mRNA 间) 测 测 翻
• 2．载体 ． • (1)作用 作用 • ① 作为运载工具，将目的基因转移到宿 作为运载工具， 主细胞内。 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。 大量复制。 • (2)具备的条件 具备的条件 • ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 • 有多个限制酶切割位点， ② 有多个限制酶切割位点 ，以便与外源 基因连接。 基因连接。 • ③具有特殊的标记基因， 以便进行筛选。 具有特殊的标记基因，以便进行筛选。
高考生物一轮复习(人教版)精品课件选修3-1-1.2
(3)种类 ①质粒：一种祼露的、结构简单、独立于细 菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环 状DNA分子。 ②λ噬菌体的衍生物。 ③动植物病毒。
特别提醒 ①获取目的基因和切割载体时使用同一种限 制酶，目的是产生相同的黏性末端。 ②获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共 产生4个黏性末端或平末端。 ③ 限制酶切割位点的选择必须保证标记基因 的完整性，以便于检测。
(3)PCR技术与DNA复制的比较
PCR技术 原理 相同点 原料 条件 DNA复制 DNA双链复制(碱基互补配对) 四种游离的脱氧核苷酸 模板、ATP、酶等
PCR技术 解旋 DNA在高温下变性解旋 方式
DNA复制 解旋酶催化 主要在细胞核内 细胞内含有的 DNA概念及基本工具
二、基因工程的基本操作程序
自我校对： ① DNA 重组 遗传特性 切酶 ) ⑤生物类型
②体外 DNA 重组
③转基因
④
⑥生物产品
⑦限制酶 (限制性核酸内 ⑩
⑧某种特定核苷酸序列 ⑪平末端
⑨ 特定部位的磷酸二酯键 ⑬磷酸二酯键
黏性末端
⑫ DNA 连接酶 ⑯ 限制酶
选修部分 选修3 现代生物科技专题
关注新考纲 1. 基因工程的诞生Ⅰ 2．基因工程的原理及技术Ⅱ 3．基因工程的应用Ⅰ 4．蛋白质工程Ⅰ
把握新考情 1.基因工程的实质 2．基因工程操作的四步曲及其操 作实例 3．基因工程在农业、医药生产、 疾病诊断和治疗中的应用 4．蛋白质工程的一般操作过程
1.1 DNA重组技术的基本工具 1．2 基因工程的基本操作程序
⑭质粒 ⑱ 标记 22启 ○
⑮小型双链环状 DNA 基因
⑰ 复制并稳定保存
⑲ λ 噬菌体的衍生物
1PCR 技术 ⑳ 编码蛋白质 2 ○
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
高考人教版生物一轮复习精品课件 选修3专题1 1.1和1.2
③人工合成法：若基因较小、核苷酸序列已知，可 以人工合成。 2．基因表达载体的构建 (1)表达载体的组成：目的基因＋________ ＋终止子 启动子 ＋标记基因。 (2)表达载体的功能 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给 下一代。 表达 ②使目的基因 _______和发挥作用。 首端 RNA聚合酶 (3)启动子：位于基因的_____ ，它是___________ 识 别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。 (4)终止子：位于基因的尾端，终止mRNA的转录。 (5)标记基因：鉴别受体细胞是否含有目的基因。
(3)将目的基因导入微生物细胞 单细胞 ①原核生物特点：繁殖快、多为_______ 、遗传 物质少。
②转化：用Ca2＋处理细胞―→感受态细胞―→
表达载体与感受态细胞混合―→促感受态细胞
吸收DNA分子。
4．目的基因的检测与鉴定 (1)检测 DNA分子杂交 技术，抗原－抗 ①方法：采用______________ 体杂交技术。 ②内容： a．检测转基因生物的染色体DNA上的目的基 因。 mRNA 。 b．检测目的基因是否转录出了________ 蛋白质 。 c．检测目的基因是否翻译成________ (2)鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等。
1．1 DNA重组技术的基本工具 1．2 基因工程的基本操作程序
1． 2 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序
1 ． 1 D N A 重 组 技 术 的 基 本 工 具
基础自主梳理
标训练
基础自主梳理
一、DNA重组技术的基本工具 1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)主要来源：原核生物。 核苷酸序列 (2)特点：能够识别DNA特定的___________ ，切 磷酸二酯键 开两个核苷酸之间的______________ 。 (3)DNA末端：限制酶切割DNA产生的DNA末端 黏性末端 有两种形式：______ 的群体中储存，各 许多 DNA 片段，导入________ 个受体的基因的获取依据： (ⅰ)基因的核苷酸序列； (ⅱ)基因的功能； (ⅲ)基因在染色体上的位置； (ⅳ)基因的转录产物mRNA； (ⅴ)基因的翻译产物蛋白质。 ②利用PCR技术扩增目的基因 复制 a．PCR的含义：是一项在生物体外 ____特定 DNA片段的核酸合成技术。 b．条件：已知基因的核苷酸序列。 c．过程：目的基因受热形成单链DNA，与引物 DNA聚合酶 结合，在___________ 的作用下延伸形成DNA。 d．方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)
【课件】高三生物一轮复习课件：重组DNA技术的基本工具
DNA连接酶和载体三种基本工具 教学活动：DNA的提取和鉴定；
目录
Contents
01 基因工程的概念及发展 02 限制性内切核酸酶 03 DNA连接酶 04 基因进入受体细胞的载体
实验 教学活动：DNA的提取和鉴 定
01 基因工程概念及发展
1.基因工程的概念 ➢ 基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，
➢ 根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的， 称为E.coli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4 DNA连 接酶。
➢ 这两类酶都能将双链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，但这两种酶的作用有所差别。
➢ E.coli DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具 有平末端的DNA片段。
细胞裂解后的后续操作应尽量轻柔。
外源DNA酶污染
实验 教学活动：DNA的提取和鉴定
常见问题及对策
2 DNA提取量少导致实验组的鉴定结果与对照组无差别 实验材料不佳或量少 尽量选用新鲜、幼嫩的材料，并适当增加材料用量 研磨或裂解不充分 研磨时用力均匀快速，时间适当延长，对于植物组织可加入纤维素酶 析出不完全 低温析出，延长沉淀时间
生物学选择性必修三《生物技术与工程》
第3章 基因工程
3.1 重组DNA技术的基本工具
内容要求——重组DNA技术的基本工具
5.1 基因工程是一种重组DNA技术 5.1.1 概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物
学等学科基础上发展而来的 5.1.2 阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、
入、敲除或替换
02 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
目录
Contents
01 基因工程的概念及发展 02 限制性内切核酸酶 03 DNA连接酶 04 基因进入受体细胞的载体
实验 教学活动：DNA的提取和鉴 定
01 基因工程概念及发展
1.基因工程的概念 ➢ 基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，
➢ 根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的， 称为E.coli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4 DNA连 接酶。
➢ 这两类酶都能将双链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，但这两种酶的作用有所差别。
➢ E.coli DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具 有平末端的DNA片段。
细胞裂解后的后续操作应尽量轻柔。
外源DNA酶污染
实验 教学活动：DNA的提取和鉴定
常见问题及对策
2 DNA提取量少导致实验组的鉴定结果与对照组无差别 实验材料不佳或量少 尽量选用新鲜、幼嫩的材料，并适当增加材料用量 研磨或裂解不充分 研磨时用力均匀快速，时间适当延长，对于植物组织可加入纤维素酶 析出不完全 低温析出，延长沉淀时间
生物学选择性必修三《生物技术与工程》
第3章 基因工程
3.1 重组DNA技术的基本工具
内容要求——重组DNA技术的基本工具
5.1 基因工程是一种重组DNA技术 5.1.1 概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物
学等学科基础上发展而来的 5.1.2 阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、
入、敲除或替换
02 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
高三生物一轮复习 第1讲 基因工程课件 选修3
2．(2011·西城质检)应用转基因技术生产人类所需要的转基因产品，
如利用大肠杆菌生产人胰岛素。下列选项中能说明人胰岛素基因完成
了在受体细胞中表达的是( ) A．在大肠杆菌细胞中检测到人的胰岛素基因 B．在大肠杆菌中检测到人胰岛素基因转录出的mRNA C．在含有四环素的培养基中培养出大肠杆菌 D．在大肠杆菌的代谢产物中提取到人胰岛素 【解析】 基因表达的标志是合成了相应的蛋白质或表现出相应的 性状，故能说明人胰岛素基因完成了在受体细胞中表达的是在大肠杆 菌的代谢产物中提取到人胰岛素。 【答案】 D
3．(2011·东城模拟)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－。根据 图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Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 【解析】 两种限制酶切割各自的识别序列后会产生相同的黏性末端 ，能用DNA连接酶进行连接。质粒上有限制酶Ⅱ的两个切点，单独使用 限制酶Ⅱ时，会把两种标记基因都破坏掉，所以质粒应用限制酶Ⅰ切割 ；目的基因的两侧都有限制酶Ⅱ的识别位点，可用限制酶Ⅱ切割，目的 基因只有一侧有限制酶Ⅰ的识别位点，不能单独使用限制酶Ⅰ切割。 【答案】 D
第1讲
基因工程
1．基因工程的概念 按照人们的愿望，进行严格的设计，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，又叫做 DNA重组技术 。 2．基因工程的基本操作工具 (1)限制性核酸内切酶——“分子手术刀” ①来源：主要从 原核细胞 中分离纯化出来的。 ②特点：能够识别DNA分子 特定核苷酸序列 ，并使特定部位的两个 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 。 (2)DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用：将 DNA片段 拼接成新的DNA分子。
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1．1、1.2 DNA重组技术的基本 工具 基因工程的基本操作程序
一、基因工程诞生的理论基础 1．基因拼接的理论基础 (1)DNA是生物的主要遗传物质。 (2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核 苷酸。 (3)双链DNA分子的空间结构都是规则的 双螺旋结构。
2．外源基因在受体内表达的理论基础 (1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则阐述 的信息流动方向。 (3)生物界共用一套遗传密码。
【答案】 (1)3 2 6(不计算原有的) (2)黏性
(3)质粒 至少有一个切割位点 能自我 复制 含标记基因 (4)X
(2009年江苏高考题)苏云金杆菌 (Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下 图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示 意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回 答下列问题。
(2010年北京海淀区抽查)下图是 含某目的基因的DNA片段，据图回答下 列问题。
(1)根据图示可知，若用EcoRⅠ和SmaⅠ限制 酶切割，则此DNA片段可有_____个限制酶切 割位点，切割后共有____种____个切割末端。 (2)EcoRⅠ限制酶切割后形成的末端是 末端，在图中用笔标出切割部位。 (3)如果要将用EcoRⅠ限制酶切割形成的目的 基因片段导入受体细胞，一般需要_____作载 体。其应具备的特点有：_____、___、___。 (4)E· coli DNA连接酶连接目的基因和载体时连 接的是图中____(填字母)部位的化学键。
来源：T4噬菌体 连接酶 作用特点：连接黏性末端和平末端
(2)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 DNA连接酶 DNA聚合酶 都是催化两个脱氧核苷酸 作用实质 之间形成磷酸二酯键 是否需模 不需要 需要 板 连接DNA 双链 单链 链
作用 过程
作用 结果
DNA聚合酶 将单个脱氧核苷 在两个DNA片 酸加到已存在的 段之间形成磷 核酸片段的3′ 酸二酯键 端的羟基上，形 成磷酸二酯键 将存在的DNA 合成新的DNA分 片段连接成重 子 组DNA分子
二、基因工程的操作工具 1．限制性核酸内切酶能够特异性地识别 双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列， 并能在特定部位将两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开，使其形成黏性末端或平末端。
2．DNA连接酶 (1)常用的DNA连接酶 来源：大肠杆菌
②T4DNA
① E· coli DNA 连接酶 作用特点：只连接黏性末端
三、基因工程操作的基本程序 1．目的基因的获取途径 (1)直接分方法有： ①已知核苷酸序列的较小基因，直接利用 DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。 ②以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合 成。
(3)PCR技术与DNA复制的比较 PCR技术 相 原理 同 点 原料 条件 DNA复制
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协 助带有目的基因的T－DNA导入植物细胞，并 防止植物细胞中___对T－DNA的降解。 (5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫 肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔， 肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类 的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞 ________。 (6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物 混合播种，其目的是降低害虫种群中的____基 因频率的增长速率。
4.目的基因的检测与鉴定 (1)分子水平检测 ①导入检测：DNA分子杂交技术，即使 用放射性同位素标记的含目的基因的 DNA片段作探针检测。
转录检测：分子杂交法，即目的基因作 ②表达检测探针与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。
DNA连接酶
3.载体 (1)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。 (2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病 毒等。 (3)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。
☆ 选修3 ☆ 专题
现代生物科技
(1)基因工程的诞生 (2)基因工程的原理和技术 (3)基因工程的应用 (4)蛋白质工程
(1)基因工程中三种基本工具的作用及特点 (2)基因工程原理及基本操作程序 (3)设计某一转基因生物的培育过程 (4)基因工程的应用及取得成果的典型实例 (5)蛋白质工程原理及其与基因工程的区别和联 系
DNA双链复制(碱基互补配 对) 四种游离的脱氧核苷酸 模பைடு நூலகம்、ATP、酶等
PCR技术 解旋 DNA在高温下变 方式 性解旋
DNA复制 解旋酶催化
不 场所 体外复制 主要在细胞核内 同 热稳定的DNA聚 细胞内含有的 点 酶 合酶(Taq酶) DNA聚合酶 在短时间内形成 形成整个DNA分 结果 大量的DNA片段 子
2.基因表达载体的构建 (1)基因表达载体的组成：启动子、目的 基因、终止子以及标记基因等。 (2)基因表达载体的构建方法
导入的目的基因的表达需要调控序列， 因此在插入目的基因的部位之前需有启动 子，之后需有终止子。
3．将目的基因导入受体细 胞 生物
种类 常用 方法 受体 细胞
植物细胞 动物细胞 农杆菌转化法 体细胞 显微注射技术 受精卵
(1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ 完全酶切后，反应管中有________种 DNA片段。 (2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、 DNA连接酶连接的过程，此过程可获得 ________种重组质粒；如果换用BstⅠ 与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接 后可获得________种重组质粒。 (3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒 的________。
微生物细胞 Ca2＋处理法 原核细胞
转化 过程
将目的基因插入到 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
将含有目的基因的 Ca2＋处理细胞→ 表达载体提纯→取 感受态细胞→重组 卵(受精卵)→显微 表达载体与感受态 注射→受精卵发育 细胞混合→感受态 →获得具有新性状 细胞吸收DNA分 的动物 子