DNA重组技术的基本工具

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学案1：3.1 重组DNA技术的基本工具

第1节重组DNA技术的基本工具一、学习目标【生命观念】阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。

【科学探究】进行DNA的粗提取与鉴定。

【社会责任】认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

二、重点难点【教学重点】1.重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。

2.DNA的粗提取与鉴定。

【教学难点】1.基因工程载体需要具备的条件。

2.DNA的粗提取与鉴定。

三、学习过程基因工程是指按照人们的愿望，通过______等技术，赋予生物新的__________，创造出更符合人们需要的新的__________和__________。

从技术操作层面看，由于基因工程是在__________水平上进行设计和施工的，因此又叫作__________技术。

（1）原理：__________。

（2）操作水平：_________。

（3）操作环境：_________。

一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”1.来源：主要是从__________中分离纯化出来的。

2.作用：识别双链DNA分子的特定__________，并且使每一条链中特定部位的____________断开。

3.作用部位：__________，限制酶只切割两个核苷酸之间的__________。

4.限制酶的命名：用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。

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EcoR表示；如果它是从大肠杆菌R型菌株中分离出来的第一种限制酶，则进一步表示成EcoRI。

【思考】你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？5.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_____核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_____、_____或__________的核苷酸组成。

限制酶所识别的序列的特点是：呈现_______________，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__________。

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 。

DNA重组技术的基本工具定稿

黏性末端平末端
形成两种末端 4、结果：结果：
基因的针线──DNA连接酶 ──DNA 二、基因的针线──DNA连接酶
连接酶有两种：连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从连接酶。到的，称之为连接酶 T4噬菌体中分离得到，称为 4连接酶。噬菌体中分离得到，噬菌体中分离得到称为T 连接酶。
第三阶段
精子细胞
变形
精子
精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：
1.细胞核—— 1.细胞核—— 精子头的主要部分细胞核 2.高尔基体—— 2.高尔基体—— 头部的顶体高尔基体 3.中心体—— 3.中心体—— 精子的尾中心体 4.线粒体—— 线粒体鞘膜(尾的基部) 4.线粒体—— 线粒体鞘膜(尾的基部) 线粒体 5.细胞内其他物质—— 原生质滴(球状, 5.细胞内其他物质—— 原生质滴(球状, 细胞内其他物质
二、基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因
三、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入植物细胞方法农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法
将目的基因导入 ——显微注射法显微注射法动物细胞将目的基因导入 ——感受态细胞感受态细胞微生物细胞
(二)利用PCR技术扩增目的基因利用PCR技术扩增目的基因 PCR
聚合酶链式反应概念：PCR全称为_______________，全称为_______________ ① 概念：PCR全称为_______________，是一项特定DNA DNA片段体外特定DNA片段在生物____复制___________ ____复制___________的核酸合成技术在生物____复制___________的核酸合成技术 DNA复制 ②原理：__________ 原理： DNA复制已知基因的核苷酸序列 ③条件：_______________________、条件：_______________________、四种脱氧核苷酸 _______________、一对引物 _______________、___________ 、 DNA聚合酶 DNA聚合酶 ___________. 指数方式扩增， ____（方式： _____方式扩增 ④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循 2n 环的次数）环的次数）结果： ⑤结果：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增

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。

高中生物选修3专题1第1节dna重组技术的基本工具_3

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。
（一）、限制性核酸内切酶
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种 3、特点：专一性 4、切割位点：磷酸二酯键 5、形成末端：黏性末端、平末端
？
寻根问底：根据你掌握的知识，你能推测这类酶存在于原核生物中的作用是什么吗
专题一基因工程
回顾：基因工程的概念：
优点又：叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗定的向说地，改就造是生按物照的人遗们传的性意状愿；，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放实到现另基一因种在生不物同的物细种胞之里间，的定转向移地，改迅造速生培物育的出遗生传物性新状品。种
基因重组生物体外
工欲善其必事先
利其器
二、DNA重组技术的基本工具
• 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） ——限制性核酸内切酶（限制酶）
• DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） ——DNA连接酶
• 基因转移工具（“分子运输车”） ——运载体
（一）、限制性核酸内切酶
限制性内切酶从哪里寻找？
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种
（二）、DNA链接酶
DNA连接酶链接的是什么
磷酸二酯键
磷酸二酯键
（二）、DNA链接酶
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
形成磷酸二酯键
（三）、运载体
1、作用：将目的基因导入受体细胞

生物重组dna技术的基本工具

生物重组DNA技术是利用基因工程方法对DNA分子进行重新组合和修改的技术。

下面是生物重组DNA技术中常用的基本工具：限制性内切酶（Restriction Enzymes）：这些酶能够识别DNA的特定序列，并在该序列上切割DNA分子。

限制性内切酶可以用于切割目标DNA和载体DNA，以便进行重组。

DNA连接酶（DNA Ligase）：这种酶能够将两条DNA分子的断裂末端连接在一起，形成一个完整的DNA分子。

DNA连接酶用于将目标DNA片段与载体DNA片段连接起来，构建重组DNA。

DNA聚合酶（DNA Polymerase）：DNA聚合酶能够在DNA模板上合成新的DNA链。

在重组DNA技术中，DNA聚合酶可用于扩增目标DNA片段，进行PCR（聚合酶链式反应）等操作。

电泳装置（Electrophoresis Apparatus）：电泳装置用于将DNA分子按照大小进行分离和纯化。

通过电泳，可以根据目标DNA的大小和电荷特性对其进行分离和检测。

载体（Vector）：载体是用于携带和复制重组DNA的DNA分子，如质粒或病毒。

载体提供了重组DNA在细胞中复制和表达的环境。

转化（Transformation）：转化是将重组DNA导入目标细胞中的过程。

通过转化，重组DNA 可以被细胞摄取并稳定地存在于细胞内。

DNA测序技术（DNA Sequencing）：DNA测序技术用于确定DNA分子的核酸序列。

它是生物重组DNA技术中重要的工具，可用于验证重组DNA的正确性和准确性。

这些基本工具在生物重组DNA技术中起着关键的作用，使研究人员能够对DNA进行精确的操作和修改，从而实现基因的克隆、重组和表达。

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。

重组DNA技术的基本工具

操作对象
操作水平操作原理操作结果
基因 DNA分子水平基因重组符合人们需要的新的生物类型和生物产品
学习任务一、基因工程的诞生和发展
目的基因
目标蛋白质
目标性状
学习任务一、基因工程的诞生和发展
学习任务一、基因工程的诞生和发展
学习任务一、基因工程的诞生和发展
1.DNA是遗传物质的证明艾弗里等人通过肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是 DNA,还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。
AT AT
的核苷酸序列。
TA
②切割位点：使每一条链中特定部位的
TA
磷酸二酯键断开。
CG
3’
5’
学习任务二、重组DNA技术的基本工具
识别序列: 5‘-G-A-A-T-T-C- 3‘ E侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；
学习任务二、重组DNA技术的基本工具
学习任务一、基因工程的诞生和发展
1.基因是控制生物性状的结构与功能单位 2.遗传信息传递都遵循中心法则 3.所有生物几乎共用一套遗传密码
理论基础
复制
理论基础
1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸) 2.都遵循碱基互补配对原则 3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构
学习任务二、重组DNA技术的基本工具
学习任务一、基因工程的诞生和发展
2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立沃森和克里克：建立了DNA双螺旋结构模型。梅塞尔松和斯塔尔：用实验证明DNA的半保留复制。克里克：随后不久确立的中心法则，解开了DNA复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信息流动的方向。
学习任务一、基因工程的诞生和发展
3.遗传密码的破译尼伦伯格和马太：破译编码氨基酸的遗传密码。使人们认识到，自然界中生物共用一套遗传密码，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。

DNA重组技术的基本工具

新课导入你敢吃这些“转基因”辣椒吗？角似鹿、鼻似狮、目似虎、唇似牛、爪似鹰、髭似马、鳞似鱼、身似蛇呼风唤雨腾云驾雾专题一基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具教学目标知识目标简述DNA重组技术所需三种基本工具及其作用。

认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

能力目标情感态度与价值观1、关注基因工程的发展前景。

2、了解国内外科研成果，唤起学习积极性。

重点难点教学重难点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

基因工程载体需要的条件。

基因工程需要哪些基本工具?基因工程的“专用工具”一“分子手术刀”——限制性核酸内切酶二“分子缝合针”——DNA连接酶三“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。

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。

4000种1、来源：2、种类：一、“分子手术刀”—限制性核酸内切酶3、限制酶切割DNA分子示意图A PC PG P T P APCPGPT4、限制酶切割的是哪个部位的键?在特定位点水解磷酸二酯键一5、限制酶的作用结果是什么？形成黏性末端或平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。

特点：单链凸出G//CTTAA AATTC//G什么叫黏性末端？⑴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。

特点：没有单链凸出CCC GGG GGG CCC CCC GGG GGG CCC什么叫平末端？⑵6、内切酶与解旋酶的区别二、“分子缝合针”——DNA连接酶DNA 连接酶的作用是什么？分为哪两类？DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？G A A T T C C T T A A G G A A T T CC T T A A GG C T T A AA A T T CGG C T T A AA A T T C GG C T T A A A A T T CG Ecol Ⅰ切割在脱氧核糖与磷酸基之间形成磷酸二酯键1、种类①从大肠杆菌中分离得到：EcolⅠDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接。

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

3.1.1 DNA重组技术的基本工具

磷酸 T4DNA连接酶 DNA连接酶
能连接黏性末端能连接黏性末端和黏性末端和 T4噬菌体二酯键平末端(效率较低) 平末端(效率较低)
分子运输车” 三、基因的运载体——“分子运输车” 基因的运载体分子运输车
分子运输车” 三、基因的运载体——“分子运输车” 基因的运载体分子运输车
载体需要的条件： ⒈载体需要的条件： ⑴有1-多个限制酶切点 ⑵对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制能在受体细胞中复制、 ⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达有某些标记基因， ⑷有某些标记基因，便于筛选常用运载体： ⒉常用运载体： ⑴细菌的质粒 ⑵λ噬菌体衍生物或某些动植物病毒
1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具重组技术
基因工程
提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定
1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具
基因的“剪刀” 基因的“剪刀”——限制性核酸内切限制性核酸内切酶基因的“针线” 基因的“针线”—— DNA连接酶连接酶基因的运载体
• 常用的载体：质粒常用的载体：
重组DNA分子：重组DNA分子： DNA分子启动子终止子目的基因标记基因
有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起复制
有标记基因的存在，存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别
注意：注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。工改造过的。
不需要模板
连接酶——“分子缝合针” 分子缝合针” 二、DNA连接酶连接酶分子缝合针
1、种类：种类：
E·coli DNA连接酶 coli DNA连接酶 DNA连接酶 T4 DNA连接酶来源功能相同点差别只能连接黏性末端只能连接黏性末端

DNA重组技术的基本工具

G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T T
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A G T T A
G
DNA聚合酶
A A T C A A T A G T T A ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ T T A T
最常用的质粒——大肠杆菌的质粒
试分析其作为载体的优点？
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
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。
下课了!
什么叫磷酸二酯键？
P
G
P A
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
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA 重组技术。通俗地说，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，定向地改造生物的遗传性状。
T4DNA连接酶
E· coliDNA连接酶与T4DNA连接酶
类型来源功能相同点差别
E· coliDNA连接酶大肠杆菌恢复只能连接黏性末端磷酸二酯键能连接黏性末端和 T4DNA连接酶 T4噬菌体平末端(效率较低)

DNA重组技术的基本工具概述

DNA重组技术的基本工具概述DNA重组技术是一种能够将不同生物体中的基因或DNA片段进行重组的技术。

它的出现使得科学家们能够更容易地研究和改变生物体的遗传信息，从而促进了生物学、医学等领域的发展。

DNA重组技术有许多的基本工具，其中包括限制性内切酶、DNA连接酶、质粒、转基因技术等。

本文将对这些基本工具进行详细介绍。

首先，限制性内切酶是DNA重组技术中最重要的工具之一。

限制性内切酶是从细菌中分离出来的一类特殊酶，它能够识别和切割DNA中的特定序列，产生黏性末端或平滑末端的DNA片段。

这种特殊的切割方式使得科学家们可以将不同来源的DNA片段进行精确地连接。

限制性内切酶的种类非常多，每一种限制性内切酶都有特定的切割序列，这使得科学家们可以选择适当的酶来进行重组操作。

其次，DNA连接酶也是DNA重组技术中的重要工具。

DNA连接酶能够将DNA片段进行连接，形成新的DNA分子。

在DNA分子连接过程中，科学家们通常使用DNA连接酶来催化连接反应。

DNA连接酶有许多种类，其中最常用的是DNA接头酶和DNA连接酶。

DNA接头酶能够将不同DNA片段的末端连接起来，而DNA连接酶则能够在两个DNA片段之间形成一个新的连接。

质粒也是DNA重组技术中不可或缺的工具之一。

质粒是存在于细菌和其他生物体中的一种小型DNA分子，它通常能够自主地复制和传递。

在DNA重组技术中，科学家们首先将需要重组的DNA片段插入到质粒中，然后将质粒转化到细菌中，使其能够在细菌内部大量复制。

通过这种方式，科学家们可以得到大量的重组质粒，用于其后的基因功能研究和基因工程等领域。

最后，转基因技术也是DNA重组技术中的重要内容。

转基因技术是指将外源基因导入到目标生物的基因组中，从而使其获得新的性状或功能。

转基因技术在农业、医学等领域有着广泛的应用。

通过DNA重组技术，科学家们可以将外源基因插入到质粒中，然后将质粒导入到目标生物体中，使其获得新的基因组成。

原创16：1.1 DNA重组技术的基本工具

[资料2]1967年，科学家们发现了一种能够将两个DNA片段连接起来的酶，可以用它来修复DNA链的断裂口，并把这种酶叫做DNA 连接酶。1970年，科学家们又提取了一种具有更高活性的T4 DNA连接酶。当两个DNA 片段的黏性末端彼此相临，而且它们的碱基能够互补配对时，DNA连接酶就能把它们之间的缝隙“缝合”起来（如图）。
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

DNA重组技术的基本工具

练习1．关于限制酶的说法中，正确的是（） 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
答案：C
练习2．下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是（
）
A
①
T A
CG GCT
GAATTC序列，并在G和A之间切开。
黏性末端
黏性末端
补充：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，并且具有回文结构，例如，EcoRΙ、SmaΙ，也有少数有4、5或8个核苷酸组成。
补充：脱氧核苷酸中脱氧核糖的五个碳原子和氧原子的定位。
5
4
1
3 2
2 1
O O
切割DNA分子实质是断开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
2．DNA连接酶—“分子缝合针”
种类：
（1）E·coli DNA连接酶（大肠杆菌）（2）T4 DNA连接酶（噬
菌体）两种酶的区别：
（1）E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间
连接起来。（2）T4 DNA连接酶都能连接黏性末端和平末端，但连接平末端之间的效率比较低。
棉花植株(有抗虫特性)
普通棉花（左）抗虫棉（右）
基因工程得以实现的理论基础：（1）所有生物DNA的化学组成和结构相同。（为不同种生物DNA拼接成功提供物质基础）
（他都位2生是）物以所细4有种胞生脱内物氧正共核常用苷指一酸导套为蛋遗基白传本质密单合码成子提。供（都可为是能某双。生螺）物旋的结基构因能够在其
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要实现抗虫基因在棉花植株中的表达，提前要做到下列工作： 1．将抗虫基因切割下来；2．要将抗虫基因整合到棉花的DNA 上。基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：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”）

高中生物选择性必修三第1节重组DNA技术的基本工具

4．作用
(1)用它作为__运__输__工__具_______，将___目__的___基__因________送入受体细胞
中。
目的基因
(2)利用它在受体细胞内对__________________进行大量复制。
三．思考与讨论
（1）剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具”? 提示：剪刀代表限制酶;透明胶条代表DNA连接酶。
(3)限制性内切核酸酶与DNA连接酶的关系作用
应用
限制性内切核酸酶
使特定部位的磷酸二酯键断裂
用于提取目的基因和切割载体
DNA连接酶
在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键
用于目的基因和载体的连接
思考与讨论：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
提示：DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
一、基因工程及其诞生与发展
1．基因工程的概念
(1)操作场所：_______生__物__体___外_________。
(2)操作技术：_____转__基__因_____________等技术。
(3)操作结果：赋予生物新的_____遗__传__特__性_________，创造出更符
合
生物类型
人们需要的新的___D__N__A_分___子_______和生物产品。
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
DNA双螺旋的直径只有2 nm，对如此微小的分子进行操作是一项非常精细的工作,更需要专门的“分子工具”。那么,科学家究竞用到了哪些“分子工具”?这些“分子工具” 各具有什么特征呢?

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