1.1 DNA重组技术的基本工具
1.1DNA重组技术的基本工具 公开课课件
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
1.1DNA重组技术的基本工具QRB
EcoRⅠ 限制酶
EcoRI特异识别什么序列？会切断什么化学键？形成什么末端？
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。
什么叫平末端？
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。
名师面对面
（人教版）
GUANGZHOUBOYAN
学习目标
1、基因工程的原理。 2、基因工程的操作工具、种类和作用。 3、运用所学的DNA重组技术，模拟制作 重组DNA分子模型。
胰岛素从猪、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。
将合成的胰岛素基 因导入大肠杆菌，每 2000L培养液就能产生 100g胰岛素！使其价 格降低了30%-50%!
可把黏性末端之间的缝隙缝合起ecolidna连接或tdna连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键dna连接酶还可把平末端之间的缝隙缝合起来但效率较低tt44dnadna连接酶连接酶eecolicolidnadna连接酶连接酶t4dnat4dna连接酶比较连接酶比较类型eecolicolidnadna连接酶连接酶tt44dnadna连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌tt44噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸只能连接只能连接黏性末端黏性末端能连接能连接黏性末端黏性末端和和平末端平末端效率较低效率较低相同点相同点差别差别dna聚合酶dna连接酶区别1区别2相同点dna连接酶与dna聚合酶是一回事吗
1、来源：主要是原核生物
2、种类： 4000多种。
回文序列
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. （特异性） 4、特点：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 (酶的专一性) 5、结果： 形成两种末端 黏性末端 平末端
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。
生物选修三基因工程知识点
专题１基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具１．基因工程又叫DNA重组技术，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。
操作水平是DNA分子水平，操作环境是在体外。
２．“分子手术刀”──限制性核酸内切酶。
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种微生物中分离出了约4000种限制酶。
能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；切开两个两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成黏性末端或平末端。
３．“分子缝合针”──DNA连接酶。
将切下来的DNA片段拼接成新的DNA 分子，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
种类：1）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“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低４．“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
作为载体的必要条件：能自我复制、有切割位点、有遗传标记基因等。
载体的种类：细菌质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒1.2 基因工程的基本操作程序１．基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。
２.目的基因的获取方法：从基因文库中获取、利用PCR提取目的基因、人工合成法。
3.PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
原理DNA双链复制。
条件：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq 酶）。
方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。
4．基因表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。
5．基因表达的载体的组成目的基因 +启动子 + 终止子 + 标记基因6．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。
1.1DNA重组技术的基本工具(共27张PPT)
优点
克服远缘杂交不亲和的障碍 定向改造生物的性状
讨论：
普通棉花
基因工程的工具
苏云金芽孢杆菌含有一种可以
合成毒蛋白的基因。
抗虫棉
让细菌的毒蛋白基因在棉花细
胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫
害的抗虫棉。
想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
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。称为回文序列
如：GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
例：大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别
_G_A_A_T_T_C___序列，并切割_G__和_A__之间的_磷__酸__二_酯__键__。 切割后产生_黏__性__末__端___。
①……CGTGCA
②
…AC …TG
③
GC… CG…
④……GCTTAA 反
向
⑤ G… ACGTC…
⑥ ……CGCG
⑦
GT… CA…
⑧AATTCG……
对 称
①和⑤能连接形成 ③和⑥能连接形成
②和⑦能连接形成 ④和⑧能连接形成
三、“分子运输车”——基因进入受体细胞。
4、作用： 切割DNA 5、结果： 形成两种末端
粘性末端 平末端
• 你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？
限制酶在原核生物中的作用：
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。
1.1DNA重组技术的基本工具(SK)
(1)作用： 将外源基因(目的基因)送入受体细胞。 (2)种类： 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 (3)质粒的特点：
主要存在于细菌细胞中，是一种裸露的、 结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并 且具有自我复制能力的小型环状DNA分子。 注意：在基因工程操作过程中，真正被用 作运载体的质粒，都是经过人工改造的。
思考:
1、想一想，具备什么条件才能充当运载体 —“分子运输车”。 充当分子运输车必须具备以下5个条件： （1）具有一个或多个限制酶切割位点； （2）可自我复制或同步复制； （3）有特殊的标记基因； （4）对受体细胞无害； （5）大小合适。
二、基因操作的工具
1、限制性核酸内切酶(限制酶) ——“分子手術刀”
(1)來源： 主要是從原核細胞中分離純化出來的。 （酵母菌細胞中也可以分離得到）
(2)作用： 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定 的核苷酸序列，並且使每一條鏈中 特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸 二酯鍵斷開。（具有專一性）
(3)結果： DNA分子經限制酶切割後產生兩 種末端——黏性末端和平末端。
專題1 基因工程
设想 能不能让不发光的热 带斑马鱼也能发光呢?
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
热能 带发 斑荧 马光 鱼的
普通热带斑马鱼是不发荧光的
普通的大肠杆菌
能产生人胰岛素的大肠杆菌
基因工程
一、基因工程的概念
基因工程(genetic engineering)，又叫做基因拼 接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们 的意愿，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。
DNA重组技术的基本工具定稿
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。
《1.1 DNA重组技术的基本工具》教学设计(新 疆县级优课)
1.1 DNA重组技术的基本工具教学设计一、教材分析“DNA重组技术的基本工具”是普通高中课程标准实验教科书生物选修三专题一中第一节的内容。
课标设计本模块的目的重在“开拓学生的视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感”上。
课标对本专题知识性目标的要求均为了解水平，所以在不能讲得过细、过多、过深的前提下，要把内容讲清楚还是很有挑战性的。
二、教学方法关于基因工程的操作工具，学生在必修二中已经有了初步的学习，如何让学生在已有知识基础之上构建新的知识结构，也是应该思考得问题。
笔者依据学情利用“三段教学模式”设计了学案，首先在课前布置学生复习必修二中基因操作工具的相关内容，通过激活原有知识，使学生能快速进入本节课的学习；对于难点内容的突破，笔者准备了三件“武器”，首先将难点分解为问题串，引导学生带着问题自学教材，然后再通过小组成员间的讨论来解决问题，最后再运用图片、动画等直观教学手段引导学生突破难点；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，教材设置了一个模拟制作活动──构建重组DNA，笔者将这个活动进行了适当的改进，使之与本节内容联系更紧密，操作更简单，取得了很好的效果。
三、目标1. 知识目标：（1）了解基因工程的基本概念，能够用自己的话清楚表述。
（2）清楚基因操作的工具，能够说出每一种操作工具的特点及用途。
2. 能力目标：（1）通过对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）通过亲手操作，切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
3. 情感价值观目标：（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
四、学习重难点学习重点：（1）通过实例理解基因工程与生活实例的联系及基因工程的大概操作步骤。
生物学案： DNA重组技术的基本工具
1.1 DNA重组技术的基本工具问题导学一、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？2．基因工程操作的对象是什么?操作所在的水平是什么水平？操作的环境是体内，还是体外？3．基因工程的目的或结果是什么？基因工程是定向的吗？迁移与应用以下有关基因工程的叙述，正确的是( )。
A．基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的产物对人类都是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是目的性强不同生物的DNA能够重组的基础(1)基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
（2）空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构.(3）碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对,G与C配对.二、基因工程的三种工具活动与探究1．切割DNA的工具是什么？其作用特性是什么？2．限制酶切割DNA时断开的是哪种化学键?切割后产生的DNA片段末端通常有哪两种形式？如何区分它们？3．将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子要依靠哪种酶来连接？连接后形成哪种化学键?4．常用的DNA连接酶有哪两类？它们的来源和性质有什么差别？5．DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？6．“分子运输车”的作用是什么?具备什么条件才能充当“分子运输车”?天然质粒DNA分子可以直接用作基因工程的载体吗?迁移与应用以下说法正确的是( ）。
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“分子运输车”C．“分子运输车"必须具备的条件之一是具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接D．所有的DNA连接酶都能够连接黏性末端和平末端1．各种有关的酶的比较（1）限制酶与DNA连接酶的比较（2（3)①相同点：都作用于DNA分子中的化学键。
②不同点:两者作用部位不同，前者作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键,而后者作用于两个成对碱基之间的氢键.2．质粒与载体DNA基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒，即独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA 分子。
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。
1.1DNA重组技术的基本工具 (2)
专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1.说出基因工程的概念。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3.说出DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
二、学习重点和难点1.学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.学习难点：基因工程载体需要具备的条件。
三、学习过程考点一：基因工程的诞生1.实例引入，结合章首文字思考什么是基因工程？并填写下列表格：2.基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？3.哪些基础理论知识和相关科学技术的发展催生了基因工程？（1）基础理论：（2）科学技术：【即时训练】下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育新的农作物优良品种 ( ) A．基因工程技术 B．诱变育种技术 C．杂交育种技术 D．组织培养技术考点二：DNA重组技术的基本工具※限制性核酸内切酶——“分子手术刀”阅读教材P4—5相关内容，思考并讨论：4.DNA重组技术的基本工具有哪些？工具酶是什么？5.限制性核酸内切酶（限制酶）从哪里获得？有什么作用？有何特性？切割后会产生哪些结果？（1）来源：主要从中分离纯化出来的。
（2）特点：具有。
即能识别DNA分子的某种核苷酸序列，使中部位的两个之间的磷酸二酯键断开。
（3）作用位点：（4）作用结果：或【即时训练】下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是（）A．①②B．②③C．③④D．②④※DNA连接酶——“分子缝合针”阅读教材P5—6相关内容，思考并讨论：6. DNA连接酶的作用对象是什么？作用位点是什么？作用结果是什么（1）作用对象：（2）作用位点：（3）作用结果：将存在的两个DNA片段连接成7.两种DNA连接酶的来源和作用有何不同？（1）E.coliDNA连接酶——只能连接（2）（既能连接黏性末端又能连接）※基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”阅读教材P6相关内容，思考并讨论：8.基因工程中使用的载体有哪些？最常用的是哪一种？（1）载体种类：、、等（2）最常用的载体：9.质粒的化学本质是它存在于哪些生物体内？10.作为运载目的基因的载体必须要具备哪些条件？a.能在宿主细胞内并。
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
20-21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一、基因工程的概念和诞生1．基因工程的概念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，并且可以在细胞间转移。
②工具酶的发现：陆续发现了多种限制酶、连接酶以及逆转录酶。
③DNA合成和测序技术、体外重组技术的发明和实现。
④重组DNA表达实验的成功。
(1)通过基因工程产生的变异是不定向的()(2)通过基因工程改造成的生物为新物种()(3)基因工程的原理是基因重组()答案(1)×(2)×(3)√二、基因工程操作的两种工具酶1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类约4 000种特点识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列切割特定核苷酸序列中的特定位点作用断裂特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键结果产生黏性末端或平末端2.DNA连接酶——“分子缝合针”(1)作用：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。
(2)种类种类来源特点E·coli DNA连接酶大肠杆菌只能“缝合”具有互补黏性末端的双链DNA片段，不能“缝合”双链DNA片段的平末端T4DNA连接酶T4噬菌体既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端(1)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体()(2)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具()(3)限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害()(4)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA()(5)E·coli连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端()(6)限制酶和解旋酶的作用部位相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×归纳总结与DNA相关的五种酶的比较名称作用部位作用结果限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA (水解)酶 磷酸二酯键将DNA 片段水解为单个脱氧核苷酸 解旋酶碱基对之 间的氢键将双链DNA 分子局部解旋为单链，形成两条长链下图中的图1和图2分别表示的是Eco R Ⅰ限制酶和Sma Ⅰ限制酶的作用示意图。
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。
高中生物 1.1DNA重组技术的基本工具课后习题3高二3生物试题
德钝市安静阳光实验学校【优化设计】高中生物1.1DNA重组技术的基本工具课后习题新人教版选修3课时演练·促提升1.有关DNA重组技术中的工具——“分子缝合针”“分子手术刀”“分子运输车”的组合正确的是( )①DNA连接酶②DNA聚合酶③限制酶④RNA聚合酶⑤载体A.②③⑤B.①③④C.①③⑤D.④③⑤答案:C2.下列有关基因工程中限制酶的描述,错误的是( )①一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列②限制酶的活性受温度影响③限制酶能识别和切割RNA ④限制酶可从原核生物中提取⑤限制酶的操作对象是原核细胞A.②③B.③④C.③⑤D.①⑤解析:限制酶的作用是在基因工程中提取目的基因和切割载体,是作用于DNA 分子,而非原核细胞,也不能识别和切割RNA分子。
答案:C3.下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是( )A.①②B.①③C.①④D.②③解析:将①②③④黏性末端分别进行比较,只有①③相同,因此①③属于同一种限制酶切割形成的末端。
答案:B4.下面是质粒的结构示意图,其中ori为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头分别表示四种限制性核酸内切酶的不同酶切位点。
若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞,应选用的限制酶酶切位点与哪一选项相符?( )解析:要得到能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞,选用的质粒应为ori正常、amp被破坏、tet正常。
答案:A5.现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子,用限制性核酸内切酶Eco RⅠ酶单独酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp,用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA片段,用Eco RⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA片段。
该DNA分子的酶切图谱正确的是( )解析:从图谱中可发现有链状DNA、环状DNA,用Eco RⅠ酶切割后DNA的长度不变,此DNA应该为环状。
DNA重组技术的基本工具PPT课件
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基因工程的工具酶
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源
主要来自于 原核生物
。
(2)特点
① 识 别 双 链 DN特A 定核分苷酸子 的 某 种
序列；
磷酸二酯键
②使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
断裂。
(3)作用结果
中心轴线两侧
①黏性末端：在所识别序列的
将
DNA的两条链分别切开时形成中的心末轴端线。
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基因进入受体细胞的载体—— “分子运输车”
1．载体的种类有 质粒 λ噬、菌体
动植的物衍病生毒物、
等。
2．常用载体——质粒
(1)质粒是一种自裸我露复的制、结构简单双、链独环立状于DN细A 菌拟核DNA之外，
并具有
限制酶切割 能 力 的
分子外。源
(2)质粒DNA分子上有标一记至基多因个
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A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 思维导图：
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2024/10/15
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3．载体的种类 (1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA，有 的细菌只有一个，有的细菌有多个。 (2)λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人 们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。
人教版高中生物选修3 1.1《DNA重组技术的基本工具》教案
1.1 DNA重组技术的基本工具一、指导思想与理论依据建构主义学习理论认为：应把学习看成是学生主动的建构活动，学生学习应与一定的知识背景即情景相联系，可以使学生利用已有知识与经验同化和索引出当前要学习的新知识（最近发展区）。
这样获取的知识，不但便于保持，而且易于迁移到陌生的问题情景中。
本节课结合“诱思探究教学法”和“自主合作探究教学法”两种教学模式。
“诱思探究教学法”：在教学过程中，“变教为诱、变学为思、以诱达思”，以全体学生“学会、会学”为目的，让学生去“思”，真正发挥学生的主体作用，从而最大限度地提高教学效果。
“自主合作探究教学法”：教师创造性地运用教材，引导学生通过自主学习，主动探究，合作交流释疑，从而获得独特的体验与感悟，进而提高解决问题的能力，形成扎实的基础学力，塑造学生优秀的个性心理品质。
二、教材分析专题1基因工程包括《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》、《蛋白质工程的崛起》四节。
本专题的内容已经在人教版必修2中涉及过，前二节内容是核心，且对学生来说抽象、微观。
本专题主要增加了基因工程诞生的理论基础和技术基础内容，目的是使学生正确认识科学与技术的关系；同时在原有基因工程的操作步骤内容中增加了目的基因的获取方法、受体细胞的筛选等较详细的知识。
增加了基因工程的发展前景内容，体现了课程的时代性。
三、教学内容分析《DNA重组技术的基本工具》这部分内容再现科学和技术融合，也是学习本专题的基础。
本节内容：主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。
四、学生分析对于基因工程，学生接触得少，教材文字描述也较抽象。
但由于通过人教版必修2的学习，学生已形成了学习本专题所必需的核心概念，也基本了解有关基因工程的操作步骤和工具，因此学生结合教材“简约”和“形象”的插图，自主合作学习，通过的动手模拟操作，能够基本把握三种工具的作用，建立知识结构模型。
并从中领悟到成功的乐趣。
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)
栏目 导引
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。
栏目 导引
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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。
栏目 导引
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？
栏目 导引
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
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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