DNA重组技术的基本工具公开课
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1.1DNA重组技术的基本工具 公开课课件
亲，你还记 得我吗？
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
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
DNA重组技术的基本工具优秀课件
基因工程(gene engineering)
• 又称基因拼接技术,或DNA重组 技术。 通俗的说，就是按照人们的意愿，进行 严格的设计，并通过体外DNA重组和转 基因等技术，赋予生物经新的遗传特性， 从而创造出更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。
DNA重组技术的基本工具优秀课件
设想
让禾本科植物也能 固氮？ 根瘤菌的固氮作用
为你 作什能用么推是限测什制限么酶吗制不酶？剪存切在细于菌原本核身生的物D中NA的？
通 的 的 基 不原在制菌利安能过 细 识 转长核，全的用长 胞 别 移将期以。生一 限的防 所物种 制期，切到其进止 以易酶防的其割所切化外 ，受御将进序识开D过来限自性外N化 列 别。程病制然工源A， 序，这分中原酶界具DN细 列或样形物在外，子A切菌 的者，成的原源当中割了侵核外D中 碱通尽不N掉一害生源含 基管过A具的，套。物D有 上细甲备N入以完中限A某 ，菌基这侵侵保善主制种 使中化种入证，的要酶限限含酶自时但防起限就制制有将身，生御到是制的会物机切细酶酶某甲酶 种割限外制源D酶N也A、不使会之使失自效身，从的而D达N到A被保切护自断身，的并 且目可的以。 防止外源DNA的入侵。
DNA连接酶的作用
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将 脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯 键
DNA重组技术的基本工具优秀课件
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来，
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口， 但不能连接单链DNA！
①细菌的质粒 ②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
DNA重组技术的基本工具优秀课件
最常用运载体——质粒
• 又称基因拼接技术,或DNA重组 技术。 通俗的说，就是按照人们的意愿，进行 严格的设计，并通过体外DNA重组和转 基因等技术，赋予生物经新的遗传特性， 从而创造出更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。
DNA重组技术的基本工具优秀课件
设想
让禾本科植物也能 固氮？ 根瘤菌的固氮作用
为你 作什能用么推是限测什制限么酶吗制不酶？剪存切在细于菌原本核身生的物D中NA的？
通 的 的 基 不原在制菌利安能过 细 识 转长核，全的用长 胞 别 移将期以。生一 限的防 所物种 制期，切到其进止 以易酶防的其割所切化外 ，受御将进序识开D过来限自性外N化 列 别。程病制然工源A， 序，这分中原酶界具DN细 列或样形物在外，子A切菌 的者，成的原源当中割了侵核外D中 碱通尽不N掉一害生源含 基管过A具的，套。物D有 上细甲备N入以完中限A某 ，菌基这侵侵保善主制种 使中化种入证，的要酶限限含酶自时但防起限就制制有将身，生御到是制的会物机切细酶酶某甲酶 种割限外制源D酶N也A、不使会之使失自效身，从的而D达N到A被保切护自断身，的并 且目可的以。 防止外源DNA的入侵。
DNA连接酶的作用
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将 脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯 键
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DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来，
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口， 但不能连接单链DNA！
①细菌的质粒 ②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
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最常用运载体——质粒
DNA重组技术的基本工具 课件
DNA重组技术的基本工具
基因工程概念
基因工程是指按照人们的意愿，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
定向改造生物啦！
基因工程相关要点
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（切割 DNA分子） 作用结果： 形成平未端（SmaI）及黏性未端（EcoRI）
2.DNA连接酶——“分子缝合针” 1)、种类： E·coli DNA连接酶（黏性末端）
T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端）
2)、作用部位：磷酸二酯键
我复制并稳定存在 具一个或多个限制酶切位点 具标记基因
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
基因工程的别名 基因拼接技术或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
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
实质
基因重组
结果
新生物类型、生物产品
重难点剖析: 基因工程的“专用工具”
1.限制性核酸内切酶 黏性末端
来Ec源oR：I 主要从原核细黏胞性分末离端 作用：一种限制性内切酶只能识别双链DNA分子的某
DNA连接酶可把平未端或黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即相当于把梯子两边的扶手的断 口连接起来，这样一个重组DNA分子就形成了。
3.分子运载车——运载体 （1） 作用： 将目的基因送入受体细胞
（2） 具备的条件：
a.能自我复制. b.具有一个或多个酶切位点. c.有标记基因. d.对受体细胞无害. （3）种类： 质粒、噬菌体、动植物病毒
基因工程概念
基因工程是指按照人们的意愿，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
定向改造生物啦！
基因工程相关要点
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（切割 DNA分子） 作用结果： 形成平未端（SmaI）及黏性未端（EcoRI）
2.DNA连接酶——“分子缝合针” 1)、种类： E·coli DNA连接酶（黏性末端）
T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端）
2)、作用部位：磷酸二酯键
我复制并稳定存在 具一个或多个限制酶切位点 具标记基因
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
基因工程的别名 基因拼接技术或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
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
实质
基因重组
结果
新生物类型、生物产品
重难点剖析: 基因工程的“专用工具”
1.限制性核酸内切酶 黏性末端
来Ec源oR：I 主要从原核细黏胞性分末离端 作用：一种限制性内切酶只能识别双链DNA分子的某
DNA连接酶可把平未端或黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即相当于把梯子两边的扶手的断 口连接起来，这样一个重组DNA分子就形成了。
3.分子运载车——运载体 （1） 作用： 将目的基因送入受体细胞
（2） 具备的条件：
a.能自我复制. b.具有一个或多个酶切位点. c.有标记基因. d.对受体细胞无害. （3）种类： 质粒、噬菌体、动植物病毒
DNA重组技术基本工具课件
(3)结果: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。
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)作用:将切下的双链 DNA 片段“缝合”,恢复被限制酶切开的磷酸
二酯键,拼接成新的 DNA 分子。
·DNA 连接酶:从大肠杆菌中分离得
到,只连接互补的黏性末端
(2)种类 T4 DNA 连接酶:从T4 噬菌体中分离出来,对
切割位点,便于外源 DNA 片段(基因)的插入;③具有标记基因,供重组
DNA 的鉴定和选择;④在宿主细胞内友好借居,不影响宿主细胞的生命
活动;⑤分子大小应合适,以便提取和体外操作。
问题导学
一、理解基因工程的概念
活动与探究
1.基因工程另外的名称是什么?它应用的技术有哪些?
提示:基因拼接技术或 DNA 重组技术。DNA 体外重组和转基因等
基因的运载工具——运载体
（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”
限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种
切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。
特点：特异性。
即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
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，
有的一个细菌中有多个。
• 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，如四环素的
标记基因。质粒的存在与否对宿主
细胞生存没有决定性作用，但复制
只能在宿主细胞内成。
双基练习：
一、基因工程的概念
第一节
末端和平末端。
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)作用:将切下的双链 DNA 片段“缝合”,恢复被限制酶切开的磷酸
二酯键,拼接成新的 DNA 分子。
·DNA 连接酶:从大肠杆菌中分离得
到,只连接互补的黏性末端
(2)种类 T4 DNA 连接酶:从T4 噬菌体中分离出来,对
切割位点,便于外源 DNA 片段(基因)的插入;③具有标记基因,供重组
DNA 的鉴定和选择;④在宿主细胞内友好借居,不影响宿主细胞的生命
活动;⑤分子大小应合适,以便提取和体外操作。
问题导学
一、理解基因工程的概念
活动与探究
1.基因工程另外的名称是什么?它应用的技术有哪些?
提示:基因拼接技术或 DNA 重组技术。DNA 体外重组和转基因等
基因的运载工具——运载体
（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”
限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种
切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。
特点：特异性。
即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
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，
有的一个细菌中有多个。
• 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，如四环素的
标记基因。质粒的存在与否对宿主
细胞生存没有决定性作用，但复制
只能在宿主细胞内成。
双基练习：
一、基因工程的概念
第一节
DNA重组技术的基本工具精校版ppt课件
1、来源：主要从原核生物分离纯化出来
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、切割方式：错位切和平切
5、结果：形成两种末端
黏性末端 平末端
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
二、分子缝合针——DNA连接酶
DNA连接酶的作用过程：
A
T
T
A
连接酶连接磷酸二酯键
G
C
C
G
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
磷 酸 二 酯 键
5
A
4
1
3
2
5
T
4
1
3
2
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
§1-1 DNA重组技术的基本工具
“分子手术刀” ──限制酶 “分子缝合针” ──DNA连接酶 “分子运输车”
──基因进入受体细胞的载体
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性)
学《dna重组技术的基本工具》课件教学教材
筛选与培养
在选择性培养基上筛选出成功导 入重组DNA的受体细胞，并进行 培养。
重组DNA的筛选与鉴定
抗性筛选
通过在含有抗性的培养基上培养受体细胞，筛选出含有目的基因 的克隆。
Southern印迹杂交
通过特定的探针进行杂交，检测目的基因是否存在于受体细胞中。
荧光定量PCR
利用荧光染料或探针检测目的基因的表达量，从而鉴定目的基因是 否成功表达。
详细描述
在基因克隆和鉴定阶段，科学家们掌握了限制性酶和 连接酶等工具，实现了基因的体外克隆和鉴定。在基 因敲除和转基因动植物培育阶段，科学家们进一步发 展了转基因技术，成功培育出了转基因动植物。在基 因治疗和基因组编辑阶段，DNA重组技术应用于人类 疾病的治疗和动植物性状的改良，同时CRISPR-Cas9 等基因组编辑技术的出现为DNA重组技术的发展带来 了新的突破。
DNA连接酶
DNA连接酶能够连接两个DNA片段，形成新的DNA双链。
DNA连接酶需要能量供应，通常在ATP存在的条件下进行催化反应。
DNA连接酶具有高度的特异性，只连接具有互补序列的DNA片段，因此可以用于构建具有 特定序列的DNA分子。
聚合酶链式反应
聚合酶链式反应是一种在体外扩增 DNA分子的技术，通过特定的引物和 耐高温的DNA聚合酶，在一定条件下
进行DNA复制。
聚合酶链式反应可以在短时间内将特定 聚合酶链式反应技术具有高灵敏度、高
的DNA片段扩增数百万倍，是分子生
特异性和高效率等优点。
物学研究和基因诊断等领域的重要工具。
电泳技术
电泳技术是一种分离和检测 DNA、RNA和蛋白质等生物分
子的技术。
在电场的作用下，生物分子会根 据其电荷和分子量的大小进行分
在选择性培养基上筛选出成功导 入重组DNA的受体细胞，并进行 培养。
重组DNA的筛选与鉴定
抗性筛选
通过在含有抗性的培养基上培养受体细胞，筛选出含有目的基因 的克隆。
Southern印迹杂交
通过特定的探针进行杂交，检测目的基因是否存在于受体细胞中。
荧光定量PCR
利用荧光染料或探针检测目的基因的表达量，从而鉴定目的基因是 否成功表达。
详细描述
在基因克隆和鉴定阶段，科学家们掌握了限制性酶和 连接酶等工具，实现了基因的体外克隆和鉴定。在基 因敲除和转基因动植物培育阶段，科学家们进一步发 展了转基因技术，成功培育出了转基因动植物。在基 因治疗和基因组编辑阶段，DNA重组技术应用于人类 疾病的治疗和动植物性状的改良，同时CRISPR-Cas9 等基因组编辑技术的出现为DNA重组技术的发展带来 了新的突破。
DNA连接酶
DNA连接酶能够连接两个DNA片段，形成新的DNA双链。
DNA连接酶需要能量供应，通常在ATP存在的条件下进行催化反应。
DNA连接酶具有高度的特异性，只连接具有互补序列的DNA片段，因此可以用于构建具有 特定序列的DNA分子。
聚合酶链式反应
聚合酶链式反应是一种在体外扩增 DNA分子的技术，通过特定的引物和 耐高温的DNA聚合酶，在一定条件下
进行DNA复制。
聚合酶链式反应可以在短时间内将特定 聚合酶链式反应技术具有高灵敏度、高
的DNA片段扩增数百万倍，是分子生
特异性和高效率等优点。
物学研究和基因诊断等领域的重要工具。
电泳技术
电泳技术是一种分离和检测 DNA、RNA和蛋白质等生物分
子的技术。
在电场的作用下，生物分子会根 据其电荷和分子量的大小进行分
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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．下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是 A．DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢 键 B．DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上 的磷酸和脱氧核糖 C．DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上 的磷酸和核糖 D．同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端
C T T AA G
黏性末端
黏性末端
供体细胞
目的基因
如果要培育抗虫棉植 株，结合此图讨论如 何剪切得到抗虫基因 （目的基因）？
用什么将抗虫基因 运输到棉花的叶肉 细胞中（受体细 胞）？
重组DNA分子 受体细胞
基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
• 大肠杆菌的质粒：
如果要培育出抗虫棉 植株，结合此图讨论 如何剪切得到抗虫棉 目的基因 基因（目的基因）？ 用什么将抗虫基因 重组DNA分子 运输到棉花叶肉细 胞中（受体细胞）？
供体细胞
如果要培育抗虫棉植 株，结合此图讨论如 何剪切得到抗虫基因 目的基因 （目的基因）？
重组DNA分子 受体细胞
5 4 3 2 1
G A A
C T T
T
T C
A
A G
SmaⅠ（在G与C之间切割）
C C CGGG G G G CC C
平末 端
平末端
中轴线
EcoRⅠ（在A与G之间切割 ）
G AA T T C
（1）和（5） （2）和（7） （3）和（6） （4）和（8）
CA…
G…
你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？
总结规律
限制酶所识别的序列有什么特点？
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。
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，但原核生物 中很少 B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
如果要培育出抗虫棉 植株，结合此图讨论 如何剪切得到抗虫棉 目的基因 基因（目的基因）？ 用什么将抗虫基因 重组DNA分子 运输到棉花叶肉细 胞中（受体细胞）？
受体细胞
供体细胞
用什么将抗虫基因 连接到质粒上？
简述转基因抗虫棉操作的 过程和用到的基本工具。
DNA重组质粒的模型制作
目的 基因
提示
切割时选择合适的限制酶。两种酶的信息如下： HindⅢ 识别序列及切割的位点为A↓AGCTT EcoRⅠ 识别序列及切割的位点G↓AATTC
目的基因
重组质粒
巩固练习
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 (8)AATTC…
受体细胞
供体细胞
用什么将抗虫基因 连接到质粒上？
（三）DNA连接酶——“ 分子缝合针”
根据酶的来源不同可分为两类： 1、E· coli DNA连接酶：只能连接双链DNA片段互补的粘 性末端
2、T4 DNA连接酶:能连接双链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较低。
T4DNA连接酶
3、有关基因工程的叙述中，错误的是
A、DNA连接酶将黏性末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、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 运载体和目的基因用同一种限制酶处理
SmaⅠ识别序列及切割的位点为CCC↓GGG EcoRⅠ识别序列及切割的
目的基因所在的DNA分子
材料： 纸条（代表目的基因）、纸环（代表质粒）、 剪刀（代表限制酶）、透明胶条（代表DNA连接酶）
任务： 以小组为单位，选择合适的限制酶，切割含目 的基因的DNA分子和质粒，制作重组质粒。
HindⅢ 识别序列及切割的位点为A↓AGCTT
EcoRⅠ 识别序列及切割的位点G↓AATTC
HindⅢ 识别序列及切割的位点为A↓AGCTT