DNA重组技术的基本工具以及基本操作程序

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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。

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“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 。

2024届高考一轮复习生物课件(人教版)：基因工程的基本工具和基本操作程序

4.目的基因的检测与鉴定
拓展提升科学思维
PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。在该过程中，引物非常关键，回答下列有关引物的问题： (1)什么是引物？提示引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 (2)PCR技术为什么需要引物？提示 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。
拓展提升科学思维
构建基因表达载体时，需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA
片段和载体。
已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是
，限制性内切
核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是
，根据图示分析回答下列问题：
(1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形成黏性末端的过程。
提示限制性内切核酸酶Ⅰ：限制性内切核酸酶Ⅱ：
本质
DNA
DNA
mRNA
mRNA
位置目的基因上游目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识别和结合的部功能位，驱动基因转录出mRNA
翻译的起始使转录在所需要
信号(编码氨的地方停下来
基酸)
翻译的结束信号(不编码氨基酸)
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物
动物
微生物
常用方法农杆菌转化法、花__粉__管__通__道__法__ 显微注射法 Ca2＋处理法
(6)若一个DNA分子在PCR中经过n轮循环，理论上需要消耗多少个引物？第n轮循环需要消耗多少个引物数？提示经过n轮循环需要消耗引物数为(2n＋1－2)个，第n轮循环需要消耗的引物数为2n个。

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。

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。

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。

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。

基因工程基础知识梳理(一)

基因工程基础知识梳理（一）一、DNA重组技术的基本工具基因工程又叫＿＿＿＿＿＿＿，指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和＿＿＿＿＿＿＿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。

其操作水平是在＿＿＿＿＿＿＿上进行设计和施工，操作环境是在生物体外。

1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）主要来源：＿＿＿＿＿生物。

（2）特点：能够识别DNA特定的＿＿＿＿＿＿＿，切开两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿。

（3）DNA末端：限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式：＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

2．DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用：将双链＿＿＿“缝合”起来，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＿＿＿＿＿＿。

②T4DNA连接酶：即可缝合DNA的黏性末端，又可缝合双链DNA的＿＿＿＿＿。

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、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有＿＿＿＿＿能力的＿＿＿＿＿。

②＿＿＿＿＿的衍生物。

③动植物病毒。

（2）质粒载体的特点①能够在细胞内＿＿＿＿＿＿＿。

②具有一个或多个＿＿＿＿＿＿＿，便于供外源DNA片段插入其中。

③具有特殊的＿＿＿＿＿＿＿，供重组DNA的鉴定和选择。

（3）质粒载体的处理：真正被用作载体的质粒，都必须在天然质粒的基础上进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

二、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取（1）目的基因：指编码蛋白质的＿＿＿＿＿。

（2）获取目的基因的方法①从基因文库中获取目的基因a．基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多＿＿＿＿＿，导入＿＿＿＿＿的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

b．基因文库和种类（ⅰ）基因组文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因（ⅱ）部分基因文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因c．目的基因的获取依据：（ⅰ）基因的＿＿＿＿＿序列；（ⅱ）基因的功能；（ⅲ）基因在染色体上的位置；（ⅳ）基因的＿＿＿＿＿产物mRNA；（ⅴ）基因的翻译产物蛋白质。

2020-2021高中生物3配套学案：专题一第一节DN重组技术的基本工具含解析

2020-2021学年高中生物人教版选修3配套学案：专题一第一节DNA重组技术的基本工具含解析专题一基因工程〔趣味导学〕当人们的许多奇思妙想成为现实后,又有人想出了天方夜谭式的神话，能否让水稻植株也能够固定空气中的氮?能否让细菌也能够吐出蚕丝？能否让微生物也能够生产出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？想创造这些生物新品种，你认为能实现吗？〔专题概述〕本专题包括了“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”及“蛋白质工程的崛起”，另外还在专题开始回顾了基因工程的诞生和发展历程。

教材首先讲述了基因工程的概念、基本工具，在此基础上又讲述了基因工程的基本操作程序,让我们对基因工程有了一个较完整的认识.基因工程的应用则主要从植物基因工程、动物基因工程和基因治疗等几个方面进行了阐述.这样不仅可以使我们充分了解基因工程的最新进展，更重要的是以此激发我们学习生物学的兴趣，培养科学探索精神和奉献精神。

在本专题内容中，DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序是近年高考中经常涉及的重点内容，也是难点。

在这些知识中，往往考察用遗传学的基本知识分析生物技术的原理的能力，并对一些社会焦点和热点问题理解和分析能力，认识科学技术的发展所带来的双重影响。

〔学法指导〕本专题内容较为抽象，在学习时应注意：1．应联系前面已经学过的DNA的结构和功能、半保留复制、中心法则、遗传密码等知识，有助于理解DNA重组技术的基本工具、操作步骤及应用.2．需要认真阅读教材中的每个图解，充分发挥想象力,将抽象内容具体化。

〔专题重点〕基因工程所需的三种基本工具；基因工程的基本操作程序四个步骤；基因工程在农业和医疗等方面的应用；蛋白质工程的原理。

〔专题难点〕基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基因；利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。

第一节DNA重组技术的基本工具学习目标课程标准1．认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

生物选修3第一章知识点

1.1 DNA重组技术的基本工具一、限制性核酸内切酶（限制酶）1.来源：这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的2.功能：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断开。

体现了限制酶的专一性3.大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4;5或者8个核苷酸组成二、DNA连接酶1.种类：（1）从大肠杆菌中分离得到E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来（2）T4 DNA连接酶：既可以连接粘性末端，又可以连接平末端，但速率较慢三、载体1.种类：质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等2.注意：（1）质粒的实质是小型环状DNA分子（2）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过人工改造的3.成为载体的条件：（1）在受体细胞内能稳定保存和复制（2）具有一个或者多个限制额内切位点（3）具有标记基因，以便用于目的基因的检测与鉴定（4）对受体细胞无害（5）载体DNA大小适宜，以便于操作1.2 基因工程的基本操作顺序（原理：基因重组）一、目的基因的获取1.目的基因主要是指编码蛋白质的基因2.获取目的基因的常用方法：（1）从基因文库中获取目的基因（2）利用PCR技术扩增目的基因（3）人工合成目的基因（通过DNA合成仪）1.从基因文库中获取目的基因：（1）基因文库定义：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体均分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库（2）基因文库分类：包含了一种生物所有基因称为基因组文库只包含了一种生物的一部分基因，称为部分基因文库，如cDNA文库2.利用PCR技术扩增目的基因：（1）PCR：多聚酶链式反应（2）原理：DNA双链复制，成指数形式扩增（约为2n)（3）条件：模板DNA；DNA引物；四种脱氧核糖核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；ATP二、基因表达载体的构建：（是基因工程的核心）（1）基因表达载体的组成：目的基因，启动子，终止子，标记基因，目的基因①启动子：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，有他才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需蛋白质终止子：终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段②标记基因：标记基因的作用是为了鉴别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，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因三、将目的基因导入受体细胞：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内持续稳定和表达的过程，称为转化1.将目的基因导入植物细胞：农杆菌转化法：农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力 T—DNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上基因枪法，花粉管通道法2.将目的基因导入动物细胞：显微注射技术：材料：受精卵3.将目的基因导入微生物细胞（1）用Ca2+==处理，使其成为感受态细胞（2）讲重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞融合，在一定为赌侠，促进感受态细胞吸收DNA 分子，完成转化三、目的基因的检测与鉴定检测DNA是否插入了目的基因：DNA分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交1.3 基因工程的应用一、植物基因工程1.抗虫转基因植物：Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的2.抗病转基因植物3.抗逆转基因植物4.利用转基因改良植物的品质二、动物基因工程1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因动物生产药物：将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起转基因动物被称为乳腺生物发生器或乳房生物发生器4.用转基因动物做器官移植的供体：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合恐龙技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官三、基因工程药物四、基因治疗：基因治疗是把正常基因导入病人体内，是该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的1.体外基因治疗2.体内基因治疗1.4蛋白质工程一、蛋白质工程崛起的原因：基因工程在原则上只能产生紫仁杰已经存在的蛋白质二、蛋白质工程的基本途径：预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（基因）基因修饰和基因合成，是第二代基因工程三、科学家通过对胰岛素的改造，已经使其成为速效性药品目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的空间高级结构，这种结构十分复杂。

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(3)常用受体细胞
大肠杆菌（E.coli）
（四）目的基因的检测与鉴定
目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。
常用的检测手段主要从分子水平和个体水平进行。
1.分子水平（分子杂交技术）（1）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
C 离体棉花诱导选择叶片组织
请据图回答：
（1）A过程需要的酶有______限__制__性__内__切__酶__和__D_N__A_连__接__酶_________。
（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是
___具__有__标__记__基__因__；__能__在__宿__主__细__胞___内__复__制__并__稳__定__保__存______。
抗虫基因含kanr质粒
转基因抗虫植株
A 构建
重组质粒
导入
土壤农杆菌 B 培养选择
含重组质粒土壤农杆菌
侵染
D 检测
再生植株
分化
愈伤组织
C 离体棉花诱导选择叶片组织
（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。
①将转基因植株与____非__转__基__因__植__株__________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。
基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。
1.导入植物细胞（1）农杆菌转化法
（2）其他方法
• 基因枪法 • 花粉管通道法

【课件】重组DNA技术的基本工具课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1977年，桑格
等科学家发明了DNA序列分析的方法。此后，DNA合成仪的问世为体外合成DNA提
供了方便。
1983年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。
1985年，穆里斯等人发明了 PCR。
21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，加速了人们对基因组序列的了解
5
’A
T
①两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋
3 而成双螺旋结构。 ’ ②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在
C
G
外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
T
A
3
’
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱
5 基对，A与T(两个氢键)，G与C配对 ’ (三个氢键)。碱基之间这种一一对应
的关系，叫做碱基互补配对原则。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
第3章基因工程
1.重组DNA技术的基本工具 2.基因工程的基本操作程序 3.基因工程的应用 4.蛋白质工程的原理和应用
基因工程
指按照人们的愿望, 通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性,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。
DNA双螺旋的直径只有2nm,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”。
环斑病毒的非转基因木瓜
转基因木瓜
那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？
思考：解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢？
关键步骤一：抗病基因的提取出来关键步骤二：抗病基因与运载体DNA“缝合” 关键步骤三：抗病基因进入番木瓜

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

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?

lyy1.1DNA重组技术的基本工具

评价反馈
1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术---基因工程，实施该工程的最终目的是（ D ）
A.定向提取生物体的DNA分子
B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状 2.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（ C ）
4.DNA连接酶的重要功能是（ B ）
A.DNA复制时母链与子链间形成氢键 B.将两DNA片段之间的缝隙连接起来 C.黏性末端互补碱基间形成氢键 D.A、B、C三项都不正确
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对基因工程概念的理解：
• • • • • • 基因工程别名： DNA重组技术或基因拼接技术操作对象：基因操作环境：体外原理：基因重组操作水平：DNA分子水平目的：定向地改造生物的遗传特性
基因工程的基本操作程序
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
作用——把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。 GAAT T C C T TAAG P
G
A
即脱氧核糖、磷酸基之间的连接 P
连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手）而不是氢键（梯子的踏板）
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
2、种类：约4000种。
识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 3、作用：
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。
黏性末端平末端
4、结果：形成两种末端
切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，你觉得可以用什么酶？

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

④具目有的特基殊因是的否标进记入受基体因细，胞，便你于如进何察行觉筛？选；质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒一种祼露的、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。
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