基因工程的操作工具(优质课)
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讲课基因工程的基本操作程序课件
基因工程的基本操作包括基因克隆、 基因转移、基因表达和基因调控等。
基因工程的历史与发展
01
基因工程的起源可以追溯到20世 纪70年代，当时科学家开始探索 DNA重组技术，奠定了基因工程 的基础。
02
随着技术的不断发展和完善，基 因工程在医学、农业、工业和生 物技术等领域得到了广泛应用。
基因工程的应用领域
安全性和伦理规范。
行业自律
03
相关行业和组织也制定了自律准则和规范，以促进基因工程的
健康发展。
05 基因工程未来展望
基因治疗的发展前景
基因治疗是一种通过修改人类基因来治疗遗传性疾病和获得性病症的方 法。随着基因编辑技术的不断进步，基因治疗在未来的发展前景广阔。
基因治疗将有望治愈一些目前无法根治的遗传性疾病，如囊性纤维化、 镰状细胞贫血等。同时，基因治疗也为一些常见疾病的治疗提供了新的
聚合酶链式反应（PCR）
利用特异性引物扩增目的基因片段，实现目的基因的快速获取。
化学体构建
载体的选择
目的基因与载体的连接
根据目的基因的特点和基因工程的需 要，选择合适的载体，如质粒、病毒 载体等。
利用限制性内切酶和DNA连接酶，将 目的基因与载体连接成重组DNA分子。
基因歧视
基因工程可能导致基于基因信息 的歧视，影响社会公平。
基因资源保护
基因资源是人类的共同财富，应 避免基因资源被滥用或垄断。
基因工程的法规与监管
国际法规
01
国际社会已经制定了一些关于基因工程的法规和公约，如《联
合国生物多样性公约》和《人类基因组计划宣言》。
国家法规
02
各国政府也制定了相应的法规和监管措施，以确保基因工程的
基因扩增与鉴定
基因工程的历史与发展
01
基因工程的起源可以追溯到20世 纪70年代，当时科学家开始探索 DNA重组技术，奠定了基因工程 的基础。
02
随着技术的不断发展和完善，基 因工程在医学、农业、工业和生 物技术等领域得到了广泛应用。
基因工程的应用领域
安全性和伦理规范。
行业自律
03
相关行业和组织也制定了自律准则和规范，以促进基因工程的
健康发展。
05 基因工程未来展望
基因治疗的发展前景
基因治疗是一种通过修改人类基因来治疗遗传性疾病和获得性病症的方 法。随着基因编辑技术的不断进步，基因治疗在未来的发展前景广阔。
基因治疗将有望治愈一些目前无法根治的遗传性疾病，如囊性纤维化、 镰状细胞贫血等。同时，基因治疗也为一些常见疾病的治疗提供了新的
聚合酶链式反应（PCR）
利用特异性引物扩增目的基因片段，实现目的基因的快速获取。
化学体构建
载体的选择
目的基因与载体的连接
根据目的基因的特点和基因工程的需 要，选择合适的载体，如质粒、病毒 载体等。
利用限制性内切酶和DNA连接酶，将 目的基因与载体连接成重组DNA分子。
基因歧视
基因工程可能导致基于基因信息 的歧视，影响社会公平。
基因资源保护
基因资源是人类的共同财富，应 避免基因资源被滥用或垄断。
基因工程的法规与监管
国际法规
01
国际社会已经制定了一些关于基因工程的法规和公约，如《联
合国生物多样性公约》和《人类基因组计划宣言》。
国家法规
02
各国政府也制定了相应的法规和监管措施，以确保基因工程的
基因扩增与鉴定
高中生物优质课赛课6-2基因工程及其应用优秀课件
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
G AA TT C C TT AA G
2、基因的针线——DNA连接酶 连接位置： 磷酸与脱氧核糖间的化学键 〔磷酸二酯键〕
黏性末端的黏合：互补的碱基形成氢键连接 黏性末端的连接： DNA连接酶连接缺口
3、基因的运载工具——运载体：
资料一：蛛丝是自 然界最奇特的物质 之一，它具有极强 的韧度，其韧度是 同样直径钢材的好 几倍。但与家蚕不 同，蜘蛛不能家养， 因为它们会互相吞 食，所以不可能建 立人工饲养蜘蛛的 农场。30多年来， 科学家们一直试图 找到利用其他生物 体来制造蛛丝的方 法。
资料二：细菌是在自然 界分布最广、个体数量 最多的生物。细菌具有 代谢旺盛，繁殖能力强 的特点。
⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两 种酶是( )A
①限制酶 ②连接酶 ③解旋酶 ④复原酶 Ａ．①② Ｂ．③④ Ｃ．①④ Ｄ．②③
2、基因工程技术中的目的基因主要来源于A
A.自然界现存在生物体内的基因 B.自然突变产生的新基因 C.人工诱变产生的新基因 D.科学家在实验室中人工合成的基因
以下关于基因工程的表达中,正确的选项
AATTCTAACCGG GATTGGCCTTAA
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 进行切割，然后将切割以后的片段混合在一 起结果会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，相同的粘性末 端之间可以通过碱基互补配对原那么形成氢 键。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
是:
A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体
第1课时 基因工程的操作工具
第1课时基因工程的操作工具第1课时基因工程的操作工具课程一.1 DNA重组技术的基本工具【课前导学】1.1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外赋予生物新的基因特征，创造更符合人们需求的新生物类型和生物产品。
因为基因工程是在水平水平上设计和建造的，所以也被称为基因工程。
二、限制性核酸内切酶1.切割DNA的工具是，也称为。
2、这类酶在生物体内能将外来的dna切断，即能够限制异源dna的侵入并使之失去活力，但对自己的dna却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。
3.由于这种切割是在DNA分子内进行的，因此被称为限制性内切酶（简称限制性内切酶）。
4.DNA分子的限制性内切酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即和。
三、dna连接酶――“分子缝合针”根据DNA连接酶的不同来源，它们可分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为e?colidna连接酶。
e?colidna连接酶只能将连接起来，不能将双链dna片段平末端之间进行连接。
另一种是从T4 DNA连接酶中分离出来的。
T4 DNA连接酶可以“缝合”互补和双链DNA片段，但连接效率相对较低。
四、基因进入受体细胞的载体――“分子运输车”1.在基因操作过程中，载体有两个用途：一是作为载体将目标基因转移到宿主细胞；第二种是利用它在宿主细胞中复制大量目标基因。
2、现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核dna之外的环状dna，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。
3.质粒可以通过细菌之间的连接从一种细菌转移到另一种细菌，这种连接可以复制或整合到细菌假核DNA中，并通过假核DNA的复制进行复制。
4、其他载体还有和等。
5、作为载体必须具备以下条件：能在宿主细胞中复制并稳定保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；它有一些用于筛选的标记基因，如抗生素耐药基因、产品颜色反应基因等[摘要]归纳点1基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果归纳点2基因工程的工具及其比较基因剪接技术或DNA重组技术→ 拼接→ 介绍→ 在生物体外的基因DNA分子水平上表达人类所需的基因产物1。
基因工程的工具课件(1)
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
ＤＮＡ分子水平
剪切 拼接 导入 表达
操作水平 基本过程 结 果
ห้องสมุดไป่ตู้
人类需要的基因产物
实质：基因重组
案例1：
探究
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠 从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提 取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 能否用大肠杆菌生产人的胰岛素？如果能，如何实 现？
通过观察抗虫棉的培育过程，你认为关键的 步骤是什么？
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶。 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：基因的运输工具——运载体。
（1）作用部位：磷酸二酯键 （2）特点：专一性，即识别特定核苷 酸序列，切割特定切点。 （3）.举例：大肠杆菌的一种限制酶能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
（4）来源：主要从原核生物中分离
原因：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，对自己 DNA无害，保护细胞原有遗传信息，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。 而真核生物一般有其他保护措施。
1、如何将抗虫基因（目的基因）从某种 生物的DNA上切割下来？
2、如何使抗虫基因（目的基因）与棉花 的DNA连接起来？
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌 (有抗虫特性) 提取 抗虫基因 普通棉花(无抗虫特性)
与运载体DNA拼接
导入
棉花细胞(含抗虫基因)
1.1基因工程(工具)上课课件
4、结果：
形成两种末端
粘性末端
平末端
粘性末端： 当限制酶在识别序列的中性 轴线两侧将ＤＮＡ的两条链分别切开时，产 生的末端。
EcoRΙ
中轴线
什么叫黏性末端？ 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
• 什么叫黏性末端？
限制 酶
EcoRΙ
• 黏性末端特点：
2和7能连接形成…ACGT… …TGCA…；
4和8能连接形成…GAATTC… …CTTAAG…；
3和6能连接形成…GCGC… …CGCG…；
1和5能连接形成…CTGCAG…
…GACGTC…。
粘性末端相连接时： １、看游离碱基是否配对。 ２、看两条链上的切点是否相同。 （碱基组成相同但次序相反）
二、 “分子缝合针” ——DNA连接酶
１、作用： 把2个DNA片段末端之间的缝隙“缝合” 起来。
２、来源 大肠杆菌中分离到的Ｅ．ＣｏｌｉＤＮＡ连接酶。
从Ｔ４噬菌体中分离的：Ｔ４噬菌体链接酶
GAA T T C C T T AA G
P
G
P
A
限制酶切割后有两种不同的结果，一种 产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢 复它们的连接时，所用DNA连接酶是否一 样呢？
根据我们刚刚掌握的知识，你能推测这其中的 原因吗？
原核生物细胞中的限制酶会将外源DNA切割掉， 使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身 的DNA，这是原核生物在长期进化过程中形成的一 套防御机制。
寻根问底：
DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
基因工程的操作步骤 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 目的基因的表达和检测
人教-选修3-专题1-基因工程的工具和操作程序幻灯片PPT
b、PCR（聚合酶链式反应）技术扩增
前提：有一段已知 目的基因的 核苷酸序列
高温 变性
低温 退火
中温 延伸
PCR（聚合酶链式反应）技术扩增
1、概括PCR反应的过程：变性、退火、延伸、 多次重复
2、PCR反应的原理：DNA双链复制
3、PCR反应的条件：模板，引物，酶，原料（四种 脱氧核苷酸），ATP,温控设备
人教-选修3-专题1-基因工程的 工具和操作程序幻灯片PPT
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基因工程概念
基因工程就是按照人类的愿望，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。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DNA重组技术。
是含有一种生物所有的基 因（理解：相当国家图书 馆）部分基因(cDNA )是---只含有一种
生物部分基因 （理解：某市 图书馆 ）
mRNA反转录形成cDNA的过程大致步骤
cDNA合成过程：第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互 补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。 第二步，酶使RNA-DNA杂交分子中的RNA链 降解，使之变成单链的DNA。 第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶 的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双 链DNA分子。
“
——
分 子 手 术 刀 ” 限 制 性 核 酸 内 切 酶
有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。
分 子 运 输 车 ”
切割位点
载 体
能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
——
“
基因工程的基本操作程序
时基因工程的基本工具和基本操作程序新人教版PPT课件
是否需模板
不需要
需要
连接DNA 链
作用过程
作用结果
双链
单链
将单个核苷酸加到已 在两个DNA片段之 存在的核酸片段的3′
间形成磷酸二酯键 端的羟基上,形成磷酸 二酯键
将两个 DNA片段 连接成重组 DNA
分子
合成新的DNA分子
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)类型最常用载体:质粒 其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等
DNA复制
相 原理 同 原料 点 条件
DNA复制(碱基互补配对) 四种游离的脱氧核苷酸 模板、ATP、酶、原料、引物
解旋 方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
不 同
场所
体外复制(PCR扩增仪)
主要在细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶(Taq酶) 细胞内含有的DNA聚合酶
结果
在短时间内形成大量的DNA 片段
第十单元 现代生物科技专题
第41课时 基因工程的基本工具和基 本操作程序
高频考点突破
考点一 基因工程的概念理解和理论基础 1.基因工程的概念理解
(1)操作环境：体外——关键步骤“表达载体的构 建”的环境。
(2)优点 ①与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物性状。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理:基因重组。 (5)本质:甲(供体提供目的基因) 乙(受体表达 目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只是合 成场所的转移。
将含有目的基因的表达载体提纯→ 取卵→获得受精卵→显微注射→早 期胚胎培养→胚胎移植→发育成为 具有新性状的动物
用Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组 表达载体DNA分子与感受态细胞混合 →感受态细胞吸收
基因工程的工具公开课ppt课件
SmaI限制酶的作用
SmaI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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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。
（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
2.作用特点：
具有特异性。 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，
限制酶的识别序列： 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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
在G与A之 间切割
中轴线
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
EcoRI限制酶的切割
黏性末端
黏性末端
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
载体需要具备的条件
DNA
目的基因 插入位点 氨苄青霉素
抗性基因 复制原点
大肠杆菌结构模式图
一个至多个限制酶切割位点 有标记基因 可以复制
对受体细胞无害 质粒载体结构模式图
SmaI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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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。
（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
2.作用特点：
具有特异性。 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，
限制酶的识别序列： 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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
在G与A之 间切割
中轴线
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
EcoRI限制酶的切割
黏性末端
黏性末端
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
载体需要具备的条件
DNA
目的基因 插入位点 氨苄青霉素
抗性基因 复制原点
大肠杆菌结构模式图
一个至多个限制酶切割位点 有标记基因 可以复制
对受体细胞无害 质粒载体结构模式图
选修三基因工程的基本工具ppt课件
• 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。
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1.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T4噬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。
• 要把目的基因插入运载体的前提是什么
必须用同一种限制酶来切割目的基因和运载体。
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
结 果： 形成两种末端
平末端
限制酶所识别的序列有什么特点
• 限制酶所识别的序列，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。
限制 酶
限制性内切酶
1.什么叫黏性末端？
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。
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
使用DNA连接酶制作重组DNA分子
AATTCCGTAG GGCATCTTAA
甲片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA
目的基因 AATTCCGTAG GGCATCTTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1.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T4噬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。
• 要把目的基因插入运载体的前提是什么
必须用同一种限制酶来切割目的基因和运载体。
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
结 果： 形成两种末端
平末端
限制酶所识别的序列有什么特点
• 限制酶所识别的序列，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。
限制 酶
限制性内切酶
1.什么叫黏性末端？
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。
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
使用DNA连接酶制作重组DNA分子
AATTCCGTAG GGCATCTTAA
甲片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA
目的基因 AATTCCGTAG GGCATCTTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
基因工程的基本工具和基本操作程序 PPT课件 人教课标版
1.基因工程图解:抗虫棉的培育过程
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 结构基DNA片段，导入 受体菌 的群体中储存，各个受体细胞器;②特点:小 型环状。 (2)功能：将目的基因导入受体细胞。 (3)应具备条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制； ②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源 基因连接；
③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。
提醒
①一般来说,天然载体往往不能满足人类的
可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割
(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列, 切割特定位点。
(5)切割方式
错位切：产生两个相同的黏性末端 平切：形成平末端
(6)切割部位：磷酸二酯键
提醒
①切割的化学键为磷酸二酯键。
②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶, 目的是产生相同的黏性末端。 ③将一个基因从 DNA 分子上切割下来 ,产生两个切口 , 同时形成 四个粘性末端 , 切割载体产生一个切口，形成两个粘性末端。 ④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末 端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的
(2)将目的基因导入动物细胞 显微 注射技术。 ①方法： ②操作程序：将含有目的基因的表达载体提纯→ 取卵→获得 受精卵→显微注射→早期胚胎培养→ 胚胎移植→发育成为具有新性状的动物。 (3)将目的基因导入微生物细胞 ①微生物作为受体细胞特点：个体微小，代谢旺 繁殖速度快 ，获得目的基因产物多。 盛， 2＋ 用 Ca ②转化： 处理细胞―→感受态细胞―→重 组表达载体ＤＮＡ分子与感受态细胞混合―→促进感受 态细胞吸收DNA分子。 提醒 唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。
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平末端
平末端
思考:1、请写出以下限制酶切割DNA之后产生的末端？产生的末端是哪种类 型？
2、图中哪两种限制酶的识别序列不同，但产生的黏性末端相同？ 同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，但是不同的限制 酶识别的序列虽不同，但也能切出相同的粘性末端。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
基因工程的操作对象： 基因 操作水平：DNA分子水平 基因工程的原理：基因重组
基因工程的结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要 的基因产物。
基因工程的操作环境： 生物体外 基因工程的主要技术： 体外DNA重组技术和 转基因技术
1.1 DNA重组技术的基本工具
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”
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。
2、DNA 重组技术的基本工具
“分子手术刀” ── “分子缝合针” ── “分子运输车”──
限制（性核酸内切）酶 DNA连接酶
基因进入受体细胞的载体
A. 同种限制酶 B. 两种限制酶 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（）
D
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
谢谢
基因工程的操作工具(优质课)
基因工程的概念
基因工程：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。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 。
点，以便与外源基因连接
②能够在宿主细胞中复制并
稳定地保存
③具有标记基因，便于进
行筛选
④对受体细胞无害、容易获得
最常用的运载体——质粒
质粒的本质：细胞核外或拟核外能自主复制的小型环状DNA分子。
质粒的分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
课本知识回顾
1、基因工程又叫做
A、E.coli DNA连接酶
来自大肠杆菌，只连接黏性末端
B、T4DNA连接酶
来自T4噬菌体，连接黏性末端 和平末端（效率低）
3、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
相同点 模板
作用
不 对象 同 作用 点 结果
用途
DNA连接酶
DNA聚合酶
催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不需要模板
需要DNA的一条链为模板
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
作为载体的条件：
能自我复制；有切割位点；
有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离
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
基础上进行过
人工改造
的
练习
1、在基因工程中，切割运载体和含有目的 基因的DNA片段，需使用（ ）
2
限制酶切割磷酸二酯键
A
T
T
A
G
C
C
G
以大肠杆菌中的一种叫做EcoRІ的限制酶为例：识别GAATTC序列， 并在G与A之间切断磷酸二酯键。
限制酶
黏性末端 黏性末端 限制酶的作用结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段
大肠杆菌的限制酶SmaⅠ，识别CCCGGG序列，并在G与C之间切断磷酸二酯键
SmaⅠ
3、限制性核酸内切酶
• 主要是从 原核生物中分离纯化出来 的一种酶。
• 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。
• 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
B、利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
2、基因工程的载体被喻为： 分子运输车
3、基因工程的载体来源： 质粒、 λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
思考：如果受体细胞是动物细胞需用什么载体？植物细胞呢？细菌呢？
思考：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？ 提示：1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？
游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸
形成完整的DNA分子 基因工程
形成DNA的一条链 DNA复制
三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达， 首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受体 细胞的工具就是载体。 1、载体的功能： A、作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内
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
标记基因， 便于进行 检测。
能成为载体的条件
①具有一至多个限制酶切
C TT AA G
用同种限制酶切割
G
AA TT C
G
AA TTC TT AA
G
催化磷酸二酯键的形成
G AA TT C C TT AA G
氢键的形成不 需要酶的催化
基因的针线：DNA连接酶
A
T
T
A
G
C
C
G
1、DNA连接酶的作用：
将双链DNA片段“缝合” 起来，催化磷酸二酯 键的形成。 2、DNA连接酶的种类：
一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
存在: 主要存在于原核生物
种类: 已发现的约有4000种
特点:
能够识别双链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。
思考：限制酶的这一特点体现了酶的什么特性？
专一性/特异性
5
A
磷
4
1
酸
3
2
二
酯
5
T
键
4
1
3