1.1 DNA重组技的基本工具
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DNA重组技术的工具(原创)
作用： 特异性，即识别特定核苷酸序列，切 割特定切点。切点：磷酸二酯键。 结果： 产生DNA片段，末端通常有两种
形式——黏性末端和平末端。
限制酶所 识别的序 列有什么 特点呢？
•大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。
•中轴线两侧的碱基是反向对称重复排列的。
学案例 1
例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
学案例 2
答案： （1）限制酶 GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷 酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 黏性 末端 （2） E· coli DNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺 嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 T4DNA连 接酶
运输车：基因的载体
载体必须具备怎样的条件？
你能想象选用霍乱弧菌中的质粒来做载体的后 对受体细胞无害 果吗？ 具有某些标记基因，便于进行筛选（如抗菌 我们用肉眼看不到载体是否真正进入了受体细 素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 胞，那么如何鉴定？ 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基 没有切割位点，能进行 DNA的重组吗？ 因连接 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 重组 DNA如果不能复制，会是怎样的结果？
答案：B
缝合针：DNA连接酶
1.
2.
分类及作用： E· coli DNA连接酶：只能连接黏性末端； T4 DNA连接酶：既可“缝合”黏性末端， 又可“缝合”平末端。
缝合针：DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为 什么？ 不是。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板， 合成与模板链互补的DNA链；而DNA连接 酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起 来，不需要模板。 均合成磷酸二酯键。
形式——黏性末端和平末端。
限制酶所 识别的序 列有什么 特点呢？
•大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。
•中轴线两侧的碱基是反向对称重复排列的。
学案例 1
例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
学案例 2
答案： （1）限制酶 GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷 酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 黏性 末端 （2） E· coli DNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺 嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 T4DNA连 接酶
运输车：基因的载体
载体必须具备怎样的条件？
你能想象选用霍乱弧菌中的质粒来做载体的后 对受体细胞无害 果吗？ 具有某些标记基因，便于进行筛选（如抗菌 我们用肉眼看不到载体是否真正进入了受体细 素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 胞，那么如何鉴定？ 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基 没有切割位点，能进行 DNA的重组吗？ 因连接 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 重组 DNA如果不能复制，会是怎样的结果？
答案：B
缝合针：DNA连接酶
1.
2.
分类及作用： E· coli DNA连接酶：只能连接黏性末端； T4 DNA连接酶：既可“缝合”黏性末端， 又可“缝合”平末端。
缝合针：DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为 什么？ 不是。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板， 合成与模板链互补的DNA链；而DNA连接 酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起 来，不需要模板。 均合成磷酸二酯键。
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
1.1 DNA重组技术的基本工具(个人原创精品2015年)
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 与运载体DNA拼接 普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
导入
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
二、基因工程的基本工具
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、来源： 原核生物 2、作用部位： 磷酸二酯键 3、特点： 特异性--能够特异性识别DNA分子中特 定的核苷酸排列顺序，并能切开特定部 位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 P
P G A
磷酸二酯键 即脱氧核糖、磷酸之间的连接
限制性核酸内切酶作用的化学键
G A A T T C G C T T A A G C
P P
G A
磷酸二酯键
即脱氧核糖、磷酸之间 的连接
二、基因工程的基本工具
1. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、来源： 原核生物 2、作用部位： 磷酸二酯键 3、特点： 特异性--能够特异性识别DNA分子中特 定的核苷酸排列顺序，并能切开特定部 位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键
质粒、 λ 噬菌体衍生物 、动植物病毒
Thank You!
4、末端种类： 黏性末端和平末端 5、常见的限制酶： EcoRI和SmaI
ECORⅠ限制酶的作用
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ECORⅠ限制酶的作用
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAA GGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
②载体DNA必须有一个或多个限制酶切点。
③具有某些标记基因，便于进行筛选,如抗菌素的抗 性基因等。 ④质粒的存在对宿主细胞无影响。
原创6：1.1 DNA重组技术的基本工具
C TT AA G
C TT AA G
同种限制酶切
割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA
G
C TT AA G
基因的针线：DNA 连接酶
GA A T T C
C T T A AG
DNA连接酶
与DNA聚合酶 相同吗
①连接的部位：磷酸和脱氧核糖之间的键： 磷酸二酯键（梯子的扶手）
②结果：将两个相同的未端的连接。
上
D、是非同源染色体上非等位基因的自由组合
5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的 步骤是 （ C ）
A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达
6）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。
3）有关基因工程的叙述中，错误的（ A） 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、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
4）下列关于基因工程的叙述，不正确的是（ D） A、基因工程的原理是基因重组 B、运用基因工程技术，可使生物发生定向变异 C、一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子
这两种酶切的特点
限制酶的识别特点:
以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列
如：GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
黏性末端
EcoRI
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，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
产的胰岛素在功能和 序制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状 （双链环状、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸
选三1.1 DNA重组技术的基本工具
• 什么叫基因工程？ 基因工程，又叫DNA重组技术。 是指按照人们的愿望，在DNA分子水平上 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和 转基因技术，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。
【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
【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
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
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。
1.1DNA重组技术的基本工具
质粒、 λ噬菌体衍生物 、动植物病毒
欢迎进入朱建标老师之《生命课堂》
练习
1.以下说法正确的是 （C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 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
8、在基因工程中，科学家所用的“分子手术 刀”“分子缝合针”“载体”分别是指（ D）
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连接酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
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9、下列哪项不是基因工程中最基本的操作工 具（ C）
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思考题：
• 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可 产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会 怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。 • 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的DNA分子了? 实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
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什么叫平末端？ 平末端是如何形成的？
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。
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当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。
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6、作为基因的运输工具-运载体，必须具备的 条件及理由是( A )
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练习
1.以下说法正确的是 （C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 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
8、在基因工程中，科学家所用的“分子手术 刀”“分子缝合针”“载体”分别是指（ D）
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连接酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
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9、下列哪项不是基因工程中最基本的操作工 具（ C）
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思考题：
• 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可 产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会 怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。 • 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的DNA分子了? 实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
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什么叫平末端？ 平末端是如何形成的？
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。
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当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。
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6、作为基因的运输工具-运载体，必须具备的 条件及理由是( A )
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。
18-19版：1.1 DNA重组技术的基本工具（步步高）
1．1DNA重组技术的基本工具[学习目标] 1.基因工程的概念、诞生和发展。
2.DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
3.基因工程中载体需要具备的条件。
方式一抗虫棉的研究开发是中国发展农业转基因技术，打破跨国公司垄断，抢占国际生物技术制高点的成功事例。
抗虫棉的应用使棉铃虫得到了有效控制，使杀虫剂用量降低了70%～80%，有效保护了农业生态环境，减少了农民喷药中毒事故，为棉花生产和农业的可持续发展做出了巨大贡献。
师：要实现抗虫基因在棉花中的表达，提前要做哪些关键工作？生：要将抗虫基因切割下来；要将抗虫基因整合到棉花的DNA上。
师：这里存在一个基因转移的实际问题，就是如何将控制抗虫的基因转入棉花细胞的问题。
师：中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。
科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。
这三种“金刚钻儿”是什么？有什么特点和具体作用？下面我们就来学习这方面的内容。
方式二科学设想，能否让禾本科植物也能固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？经过多年努力，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。
这一技术是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的操作，需要专用的工具。
这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！一、基因工程的概念和诞生1．基因工程的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。
又称为DNA重组技术。
2．基因工程的诞生(1)理论基础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：所有生物共用一套遗传密码。
(2)技术支持①基因转移载体的发现：质粒有自我复制能力，并且可以在细菌细胞间转移。
1.1DNA重组技术的基本工具
（二）DNA重组技术的基本工具 DNA重组技术的基本工具
2.条件： 2.条件： 条件 A.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 A.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 复制并稳定地保存。 B.具多个限制酶切点， B.具多个限制酶切点，以便与外源基因 连接。 连接。 C.具有某些标记基因，便于进行筛选 C.具有某些标记基因，便于进行筛选。 具有某些标记基因 筛选。 如抗菌素的抗性基因、 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应 的基因等。 的基因等。
切断的DNA片段要与受体细胞的 片段要与受体细胞的 切断的 DNA连接，你觉得可以用什么酶？ 连接， 连接 你觉得可以用什么酶？
基因的针线──DNA 基因的针线──DNA连接酶 ──DNA连接酶
DNA聚合酶和 聚合酶和DNA连接酶有何 聚合酶和 连接酶有何 相同点和不同点？ 相同点和不同点？
DNA连接酶 连接酶 连接DNA链 连接部位 双链
基因片段
质粒DNA 质粒DNA
重组DNA 重组DNA
重组DNA技术基本原理： 重组DNA技术基本原理：切、接、转、筛 DNA技术基本原理
（二）DNA重组技术的基本工具 DNA重组技术的基本工具
基因工程培育抗虫棉的关键步骤 需要哪些工具？ 需要哪些工具？
分子手术刀—限制性内切酶 分子手术刀 限制性内切酶 分子缝合针—DNA连接酶 分子缝合针—DNA连接酶 分子运输车— 分子运输车—运载体
能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
（二）DNA重组技术的基本工具 DNA重组技术的基本工具
大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒是大 大肠杆菌的质粒：
肠杆菌的质粒， 肠杆菌的质粒，其 中常含有抗药基因， 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， 没有决定性作用， 但复制只能在宿主 细胞内成。 细胞内成。
1.1DNA重组技术的基本工具练习试题(答案版本+无答案版本)
1.1 DNA重组技术的基本工具1．下列关于限制酶的说法正确的是()A．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAB．限制酶是一种酶，只识别碱基序列GAATTCC．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【答案】A【解析】细胞内含有的限制酶一般不对自身DNA进行剪切，只切割外源DNA，这是在长期的进化过程中形成的一种保护，A正确；限制酶有多种，不同限制酶可识别双链DNA分子中的不同核苷酸序列，B错误；DNA分子经限制酶切割会形成黏性末端或平末端，C错误；限制酶的作用部位是双链DNA分子特定核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。
2．下列有关质粒的说法正确的是()A．在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋CC．质粒是一种独立于细菌拟核DNA之外的链状DNA分子D．质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因【答案】D【解析】在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行人工改造的，A错误；质粒是一种双链环状DNA分子，不存在U，B、C错误；质粒DNA分子上有限制酶切割位点和标记基因。
3.据图分析，下列有关酶的功能的叙述不正确的是()A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以切断b处D．DNA连接酶可以连接c处【答案】D【解析】限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键(a处)，其中限制酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处，A正确、D错误；DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键(a处)，B正确；解旋酶作用于氢键(b处)，C正确。
4.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案：D[基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物的遗传性状。
1.1 DNA重组技术的基本工具
A、Sma1酶切
B、EcoR1酶切
C、BamH1和Hind3双酶切
C更合理。可以避免目的基因和质粒自身环化， 避免目的基因和质粒反向连接。
小结
基因工程 的工具
限制酶
主要存在于原核生物中 具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键
DNA连 接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
基因工程的概念
基因工程的别名
DNA重组技术
操作环境 操作水平 基本过程
原理 结果
生物体外 DNA分子水平
剪切→ 拼接 → 导入 → 表达 基因重组
定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的产品。
1.1 DNA重组技术的基本工具
基因的剪刀——限制酶 基因的针线——DNA连接酶 基因的运载工具——运载体
黏性末端
G
AA T T C
C TTAA
G
黏性末端
G AAT T C C TTAAG
重组DNA分子
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
G
A ATT
CT T A A
G
三.分子运输车——运载体
运载体应该具备什么样的条件？
1.能够在宿主细胞中 复制并稳定地保存。
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， 便于进行鉴定和筛 选。
常用的运载体：质粒、λ噬菌体的衍 生物、动植物病毒
质粒
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。
表达载体
小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ 、BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素抗 性基因。tetR为四环素抗性基因，P为启动 子，T为终止子，ori为复制原点。
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。
1.1 DNA重组技术的基本工具
DNA复制
2.下列关于 DNA 连接酶作用的叙述，正确的 是（ B ） A．将单个核苷酸加到某 DNA 片段的不同 末端，形成磷酸二酯键 B．将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起 来，重新形成磷酸二酯键 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，而不能将双链 DNA 片段的平末端 连接起来
课文P4“寻根问底”
为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 通过长期的进化，细菌中含有某种限制 酶的细胞，其DNA分子中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。这样，尽管细菌中含有某种限制酶 也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外 源DN
SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间 切开。
SmaI限制酶的切割
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
课文P4“寻根问底”
你能推测限制酶存在于原核生物中的作用
是什么吗？
原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但 生物在长期的进化过程中形成了一套完善的 防御机制，以防止外来病原物的侵害。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 证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中 主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到 保护自身的目的。
类型
来源
相同点
差别
E· coliDNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷 只能连接黏性末端 酸二酯 能连接黏性末端和 键 T4DNA连接酶 T4噬菌体 平末端(效率较低)
DNA连接酶的缝合作用
E· coliDNA连接酶和 T4DNA连接酶都可把黏性 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
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)
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。
高中生物同步课件：1.1 DNA重组技术的基本工具(新人教版选修3)
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专题1
基因工程
二、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
原核生物 1.来源：主要来自于___________。 2.特点 特定核苷酸 (1)识别双链DNA分子的某种___________序列; (2)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。
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专题1
基因工程
二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。解旋
酶能解开碱基对之间的氢键，即使b处解开， DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸 的磷酸和脱氧核糖,形成磷酸二酯键,如a处。 而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷 酸和脱氧核糖。
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专题1
基因工程
要点三 中。
常用的载体——质粒
基因工程
互动探究 (1)分析上述不同限制酶具有不同的识别序 列，说明限制酶具有什么特点。 (2)不同限制酶切割形成的黏性末端能发生 黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？
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专题1
基因工程
【提示】
(1)酶具有专一性。
(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性 末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的 方式来完成黏合。
4
4
栏目 导引
专题1
基因工程
2.作用：将切下的DNA片段“缝合”，恢复被
磷酸二酯键 限制酶切开的___________，拼接成新的DNA 分子。 四、基因进入受体细胞的载体——“分子运 输车” λ噬菌体 1..种类：质粒、__________的衍生物、动植物 病毒等。
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专题1
基因工程
2.适合作为载体的特点 限制酶 (1)有一个至多个_________切割位点，供外源
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两个____之间的_____ .
(3) DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末 端有两种形式:______和_______.
2. DNA连接酶----”分子缝合针” (1)作用:将双链DNA____,恢复被限制酶切开的 两个核苷酸之间的______. (2)种类: ①E.coli DNA连接酶:只能缝合DNA的_____ ②T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的_____,又可 缝合双链DNA的_______.
• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？
基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤一的工具：
关键步骤二的工具：
基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：
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分子。
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重 组技术。该技术是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”， 对生物的基因进行改造和重新组合，然后 导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基 因在受体细胞内表达，产生出人类所需要 的基因产物。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 操作对象 生物体外 基因
2. DNA连接酶——“分子缝合针”
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，这样一个重组的DNA分 子就形成了。
• 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细 胞(如棉花细胞)？ 导入过程需要运输工具——运载体。
• 运载体的作用有哪些？
作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫 基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞) 内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。
3.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车” 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒
2）噬菌体或某些动植物病毒
质粒：
质粒是染色体外能够进行自主复制的 遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌 细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用 来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核 以外的DNA分子。
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(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
限制 酶
• 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。
• 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？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
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,独立于细菌染 色体之外,并能够自我_____能力的双链______ DNA 分子;②______的衍生物;③________. (2)载体的特点 ①能够在细胞内_______;②有一个或多个____ 切割位点,便于供源DNA的插入. ③具有_____基 因,供重组DNA的鉴定和选择.
• 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 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____等技术,赋予生物以心得遗 传特性,创造出符合人们的需要的新的____和 ____.又叫做DNA的重组技术 . 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” (1)主要来源:从____生物中分离出来的. (2)特点:能够识别DNA特定的核苷酸序列,切开
作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目 的基因插入到载体上去。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 4) 载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不 能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; 5) 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.
操作水平
基本过程 实质 结果
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 基因重组 人类需要的基因产物
• 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) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
抗虫基因
与运载体DNA拼接 导入
பைடு நூலகம்
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
• 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞