基因工程工具
《基因工程的基本工具》 知识清单
《基因工程的基本工具》知识清单一、限制性内切核酸酶（限制酶）限制酶是基因工程中最重要的工具酶之一。
它就像一把精准的“分子剪刀”，能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点将 DNA 分子切开。
限制酶具有特异性，不同的限制酶识别的核苷酸序列不同。
例如，EcoRⅠ限制酶识别的序列是 GAATTC，而 BamHⅠ限制酶识别的序列是 GGATCC 。
当限制酶识别到特定序列后，就会在该位点将 DNA 双链切断，形成黏性末端或平末端。
黏性末端是指被切开的 DNA 双链的末端，一条链突出几个碱基，另一条链对应位置凹进去几个碱基，就像“锯齿”一样。
而平末端则是指切开的双链末端是平齐的。
限制酶的发现和应用，为基因工程中对 DNA 进行精确的切割和操作奠定了基础。
二、DNA 连接酶有了“剪刀”将 DNA 切开，还需要“胶水”将它们连接起来，这就是DNA 连接酶的作用。
DNA 连接酶能够将两个具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段连接在一起，形成一个完整的 DNA 分子。
DNA 连接酶连接的是 DNA 片段之间的磷酸二酯键。
在基因工程中，常用的 DNA 连接酶有 E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端，而 T4 DNA 连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，但连接平末端的效率相对较低。
三、载体在基因工程中，要将目的基因导入受体细胞，就需要一个“运输工具”，这就是载体。
载体需要具备一些特定的条件：1、能够在受体细胞中稳定保存并自我复制。
这样才能保证目的基因在受体细胞中能够长期存在和表达。
2、具有多个限制酶切点，以便插入目的基因。
3、具有标记基因，便于筛选含有目的基因的受体细胞。
常见的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。
质粒是一种小型的环状DNA 分子，广泛存在于细菌等原核生物中。
它具有自主复制能力，并且通常含有一些抗生素抗性基因作为标记基因。
基因工程施工工具
基因工程是一门综合性学科，它涉及到许多不同的工具和技术。
其中，基因工程施工工具是实现基因重组和基因编辑的关键。
在这篇文章中，我们将探讨基因工程中常用的三种工具：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。
首先，限制性核酸内切酶（限制酶）是基因工程中的“分子手术刀”。
它能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将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。
这样，DNA分子就被切割成具有黏性末端或平末端的片段。
限制酶的主要来源是从原核生物中分离纯化出来的。
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。
黏性末端是指DNA片段的切割端具有未配对的单链核苷酸序列，可以与另一DNA片段的黏性末端相互结合；平末端是指DNA片段的切割端没有未配对的单链核苷酸序列，通常需要通过DNA连接酶进行连接。
其次，DNA连接酶是基因工程中的“分子缝合针”。
它能够将两个DNA片段的末端连接起来，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶有两种：E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4 DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
最后，载体是基因工程中的“分子运输车”。
载体是一种能够将外源DNA片段导入受体细胞的DNA分子。
载体具备的条件有：能在受体细胞中复制并稳定保存、具有一至多个限制酶切点供外源DNA片段插入、具有标记基因供重组DNA的鉴定和选择。
最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
除了质粒，还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等其他载体。
总之，限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体是基因工程中的三种基本工具。
2025高考生物总复习基因工程的基本工具和基本操作程序
第54讲基因工程的基本工具和基本操作程序课标内容(1)阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
(2)阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。
(3)DNA的粗提取与鉴定实验。
(4)利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。
考点一重组DNA技术的基本工具1.基因工程概述基因工程的理论基础2.重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)①将一个基因从DNA分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
(2)DNA连接酶①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。
②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。
(3)载体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：(2)切割图示中的目的基因和质粒应选用哪类限制酶？请说明理由。
提示用限制酶Ⅱ切割目的基因，用限制酶Ⅰ切割质粒。
限制酶Ⅰ的识别序列包含限制酶Ⅱ的识别序列，因此限制酶Ⅱ也可切割限制酶Ⅰ的位点，故使用限制酶Ⅱ时，可在目的基因两端同时作切割，从而切出“目的基因”，但若使用限制酶Ⅱ切割质粒，会同时破坏质粒中的两个“标记基因”，故只能使用限制酶Ⅰ切割质粒。
1.限制酶的选择原则(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。
《基因工程的基本工具》 讲义
《基因工程的基本工具》讲义基因工程作为现代生物技术的核心领域，为人类解决许多重大问题提供了强大的手段。
要深入理解基因工程，首先需要了解其基本工具，就如同工匠需要熟悉手中的工具才能打造出精美的作品一样。
一、限制性内切酶限制性内切酶，简称限制酶，是基因工程中的“剪刀”。
它能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割 DNA 分子。
这些酶的发现具有一定的偶然性。
在细菌中，它们被用于抵御外来DNA 的入侵，通过切割入侵的 DNA 来保护自身。
科学家们巧妙地利用了这一特性，将其应用于基因工程中。
限制酶具有高度的特异性，不同的限制酶识别的核苷酸序列不同，切割的位点也不同。
例如，EcoRI 识别的序列是 5' GAATTC 3' ，并在G 和 A 之间切割。
限制酶切割 DNA 产生的末端有两种类型：黏性末端和平末端。
黏性末端是指被切割后的DNA 片段末端有单链突出，就像“粘性的尾巴”，容易相互连接；平末端则是平整的切口。
二、DNA 连接酶有了“剪刀”将 DNA 切断，还需要“胶水”将其连接起来，这就是DNA 连接酶的作用。
DNA 连接酶能够将两个具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段连接在一起，形成一个完整的 DNA 分子。
在基因工程中，常用的 DNA 连接酶有 T4 DNA 连接酶等。
DNA 连接酶连接的是 DNA 片段之间的磷酸二酯键，这是保证DNA 分子结构稳定的重要化学键。
三、载体基因工程中，目的基因需要一个“运输工具”才能进入受体细胞并稳定存在和表达，这个“运输工具”就是载体。
常见的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒是一种小型的环状 DNA 分子，存在于许多细菌和酵母菌中。
它具有自主复制能力，并且能够携带一些外源基因。
作为载体，需要具备一些重要的特点。
首先，要有一个或多个限制酶切割位点，以便插入目的基因。
其次，要有标记基因，用于筛选含有目的基因的受体细胞。
例如，氨苄青霉素抗性基因可以用来筛选导入了重组质粒的细菌。
基因工程的工具
基因工程名称 原理 操作环境 操作对象 操作水平 操作目的 结果 基本过程
DNA重组技术 基因重组 生物体外
基因 DNA分子水平 定向改变生物遗传性状 产生人类需要的基因产物
剪切 →拼接→ 导入→ 表达
二、基因工程的工具
（一）分子手术刀———限制性核酸内切酶
作用结果 将存在的DNA片段连 接成重组DNA 分子
将单个核苷酸加到已存在的核 酸片段上，形成磷酸二酯键。
合成新的DNA 分子
用途
基因工程
DNA复制
（三）分子搬运工———载体
1.概念：将外源基因导入受体细胞并使其在受体细胞 中稳定遗传和表达的运载工具。 2.作用
（1）作为运载工具，将目的基因（外源基因）送到 宿主细胞中。
， 请
思考：能否用一种限制酶开切割外源
小 心
DNA片段和质粒，为什么？
使
用
。
（3）目的基因（外源基因）插入
位点，即限制性核酸内切酶的切割
位点。 注意：
1.一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有需要，因此人们 根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。
温
馨
提
示
提供的材料：
：
剪
剪刀、胶带、载体—质粒、
刀
无
一种含有目的基因的外源DNA片段
情
任务： 构建基因表达载体—重组质粒
（二）分子针线——— DNA连接酶 （三）分子搬运工———载体
（一）分子手术刀———限制性核酸内切酶
1.来源： 多数来自原核生物（也可以来自真核生物） 2.化学本质： 蛋白质
3.作用特点： （1）主要切割外源DNA，而对自身的DNA不起作 用，达到保护自身的目的。
基因工程基因工程工具酶
基因工程工具酶引言基因工程是一门利用重组DNA技术来改变生物体遗传性状的学科。
在基因工程的过程中，基因工程工具酶发挥着关键的作用。
本文将介绍几种常用的基因工程工具酶，包括限制性内切酶、连接酶和修饰酶。
一、限制性内切酶1.1 定义限制性内切酶（Restriction Enzyme）是一类具有特异性切割DNA双链的酶。
它可以识别并切割DNA的特定序列，通常这个序列是对称的，在切割后会产生特定的片段。
1.2 工作原理限制性内切酶能够通过识别和结合DNA的特定序列来进行切割。
它们通常识别的序列是4到8个碱基对长，具有一定的对称性。
一旦内切酶与特定序列结合，它会切断DNA的链，在特定的位置形成断裂，从而将DNA切割成特定的片段。
1.3 应用限制性内切酶在基因工程中有着广泛的应用。
它们可以用于构建基因工程载体、进行DNA片段的精确克隆等。
通过选择适当的限制性内切酶，可以对DNA进行特定的切割和连接，从而实现对目标基因的定向操作。
二、连接酶2.1 定义连接酶（Ligase）是一种酶类，能够将两条DNA片段连接起来。
在基因工程中，连接酶通常被用于连接目标基因和载体。
2.2 工作原理连接酶通过催化两条DNA片段之间的磷酸二酯键的形成来连接DNA。
它可以将两条具有互补末端的DNA片段连接在一起，形成一个新的DNA分子。
2.3 应用连接酶在基因工程中的应用非常广泛。
它们可以用于构建重组DNA分子、进行目标基因的插入等。
通过连接酶的作用，可以将多个DNA片段连接起来，构建出符合需要的重组DNA分子。
三、修饰酶3.1 定义修饰酶是指能够修饰DNA分子的酶类。
在基因工程中，修饰酶通常被用于添加或去除特定的DNA序列。
3.2 工作原理修饰酶可以通过催化酸解或碱解反应来改变DNA分子的结构。
它们可以添加或去除DNA上的甲基基团、酶解酶切位点等。
3.3 应用修饰酶在基因工程中起着重要的作用。
它们可以用于DNA甲基化的分析、目标基因的修饰等。
基因工程的基本工具_基因工程的原理及技术_基因工程和蛋白质工程的应用-高中生物知识点
基因工程的基本工具_基因工程的原理及技术_基因工程和蛋白质工程的应用-高中生物知识点·基因工程基因工程三种工具原理及基因工程的四个步骤一、基因工程需要三个工具：1、剪刀：限制酶。
2、针线：DNA连接酶。
3、运输：运载体。
二、基因工程四个步骤：1、目的基因的获取。
2、基因表达载体的构建目的基因与运载体结合。
3、将目的基因导入受体细胞。
4、目的基因的检测与表达。
基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术。
是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。
基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
基因工程，又称基因操作，DNA重组技术，基因克隆，分子克隆等。
克隆就是来自同一祖先的相同副本或拷贝的集合，而获得同一拷贝的过程则称为克隆化，也就是无性繁殖。
蛋白质工程是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。
1983年，美国生物学家厄尔默首先提出了“蛋白质工程”的概念，随即被广泛接受和采用。
蛋白质工程是以蛋白质结构与功能关系的知识为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为合乎人类需要的新的蛋白质。
人们利用分子遗传学的知识和对蛋白质结构的了解，在实验室条件下，设计出全新的优良蛋白质。
利用基因工程生产的胰岛素就是蛋白质工程的第一个成功范例。
由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有许多同基因工程技术相似的地方，因此人们也把蛋白质工程称为第二代基因工程。
蛋白质工程与基因工程的区别蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。
基因工程施工工具(3篇)
第1篇一、引言基因工程作为一门新兴的科学技术，为人类在生物领域的研究和应用提供了强大的手段。
基因工程施工工具是指在基因工程过程中，用于操作、切割、连接和转移DNA片段的各种工具。
这些工具是基因工程成功的关键，本文将对基因工程施工工具进行详细介绍。
二、基因工程施工工具的分类1. 分子手术刀——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶（Restriction Endonuclease），简称限制酶，是基因工程中最常用的工具之一。
它具有以下特点：（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来，如细菌、放线菌等。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在该序列的特定位置上切割DNA链。
这种切割具有专一性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。
（3）结果：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。
2. 分子缝合针——DNA连接酶DNA连接酶（DNA Ligase）是基因工程中用于连接DNA片段的重要工具。
它具有以下特点：（1）来源：主要来源于大肠杆菌和噬菌体。
（2）功能：能够将两个DNA片段的末端连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
（3）类型：DNA连接酶主要分为两类：E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
E.coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4 DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端。
3. 分子运输车——载体载体（Vector）是基因工程中用于携带目的基因进入受体细胞的工具。
它具有以下特点：（1）来源：主要来源于细菌、病毒、噬菌体等。
（2）功能：将目的基因插入载体中，通过转化、转染等方法将载体携带的目的基因导入受体细胞。
（3）类型：载体主要分为以下几类：a. 质粒：存在于细菌、酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
b. 噬菌体：一类感染细菌的病毒，其DNA可以作为载体。
c. 真核生物载体：如酵母人工染色体、人工染色体等。
《基因工程的基本工具》 知识清单
《基因工程的基本工具》知识清单一、限制性内切酶限制性内切酶，又称限制酶，是基因工程中最重要的工具之一。
它就像一把极其精准的“分子剪刀”，能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割 DNA 分子。
限制酶的作用特点具有高度的特异性。
每种限制酶所识别的核苷酸序列通常是回文序列，即从两条链的5'端向3'端读取，序列是相同的。
例如，EcoRⅠ识别的序列是 GAATTC，切割位点就在 G 和 A 之间。
限制酶的切割方式有两种：一种是在识别序列的中轴线两侧进行切割，产生的 DNA 片段末端是平末端；另一种是在中轴线处切割，产生的 DNA 片段末端是黏性末端。
黏性末端因为具有互补的单链，所以在DNA 连接酶的作用下更容易连接。
限制酶在基因工程中的主要用途是切割目的基因和载体，以便于构建重组 DNA 分子。
二、DNA 连接酶有了“剪刀”把 DNA 切开，还需要“胶水”把它们粘起来，这时候就轮到 DNA 连接酶发挥作用了。
DNA 连接酶能够将两个具有相同末端的 DNA 片段连接在一起。
常见的 DNA 连接酶有两种，分别是 E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端，而 T4 DNA 连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端，但连接平末端的效率相对较低。
在基因工程中，DNA 连接酶用于将切割后的目的基因和载体连接，形成重组 DNA 分子。
三、载体载体是将外源基因送入受体细胞的“运输工具”。
它需要具备一些特定的条件。
首先，载体要有一个或多个限制酶切点，以便插入目的基因。
其次，载体要有自我复制的能力，或者能整合到受体细胞的染色体 DNA 上，随染色体 DNA 一起复制。
再者，载体要有标记基因，便于重组 DNA分子的筛选。
常见的标记基因有抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。
常见的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒是一种小型的环状 DNA 分子，广泛存在于细菌和酵母菌等微生物中。
艺考生高三生物知识点
考点基因工程的操作工具和步骤(一)、深化拓展1.基因工程操作工具（1）基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）①分布：主要在原核生物体内。
②特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
③实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
④切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。
⑤作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA（要不五次序列，要不就是被特异性的甲基化酶甲基化）无损害。
(2)基因的“针线”——DNA连接酶①催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。
②催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
③催化结果：形成重组DNA。
(3)常用的运载体——质粒①本质：小型环状DNA分子。
②作用：a.作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；b.用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
③条件：a.能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点；c.有标记基因。
2.基因工程操作步骤图解提醒（1）微生物常做受体细胞的原因是因其繁殖速度快、代谢旺盛、目的产物多。
（2）目的基因表达的标志：通过转录翻译合成出相应的蛋白质。
（二）、对位训练2.基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展，现在基因工程在动植物育种上有广泛而重要的应用。
基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答：（1）图中A是，最常用的是；在基因工程中，需要在酶的作用下才能完成剪接过程。
（2）在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有（用图解中序号表示）。
（3）不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是，也说明了生物共用一套。
（4）研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑整理用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是。
基因工程的基本工具
中轴线
要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切点？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
要切两个切点，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?
E·coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
功能
大肠杆菌
T4噬菌体
恢复磷酸二酯键
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和平末端(效率较低)
相同点
差别
DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链
ห้องสมุดไป่ตู้
连接部位
相同点
双链
单链
在两DNA片段之间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
思考题：
2、ＤＮＡ连接酶——“分子缝合针”
种类：作用部位：
是磷酸二酯键，
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。
不是氢键。
E·coliDNA连接酶与T4DNA连接酶比较：
类型
《基因工程的基本工具》 讲义
《基因工程的基本工具》讲义基因工程，作为现代生物技术的核心领域之一，正以惊人的速度改变着我们的生活和未来。
要深入理解基因工程，首先需要掌握其基本工具，这些工具就如同建筑工人手中的铲子、锤子和砖块，是构建基因工程大厦的基石。
一、限制性内切酶限制性内切酶，又被称为“分子剪刀”，是基因工程中最为关键的工具之一。
它能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点将 DNA 分子切断。
限制性内切酶的发现具有重要的意义。
科学家们在研究细菌的防御机制时，意外地发现了这种酶。
细菌利用限制性内切酶来切割入侵的外源 DNA，从而保护自身。
其作用机制如同一把精准的剪刀。
它能够识别双链 DNA 分子中特定的碱基序列，通常是回文结构。
一旦识别到目标序列，就会在特定的位点进行切割，产生粘性末端或平末端。
粘性末端具有突出的单链部分，这使得不同的 DNA 片段更容易连接在一起。
而平末端则没有突出的单链部分，连接时相对较困难，但在某些情况下仍然可以被利用。
不同的限制性内切酶识别的序列不同，这为基因工程提供了丰富的选择。
通过选择合适的限制性内切酶，可以将目的基因从复杂的基因组中准确地切割出来。
二、DNA 连接酶如果说限制性内切酶是负责切割 DNA 的“剪刀”，那么 DNA 连接酶就是将 DNA 片段连接起来的“胶水”。
DNA 连接酶能够将两个具有相同粘性末端或平末端的 DNA 片段连接在一起，形成一个完整的 DNA 分子。
其作用机制是催化形成磷酸二酯键，将断开的 DNA 链重新连接起来。
在基因工程中，DNA 连接酶常用于将目的基因与载体连接，构建重组 DNA 分子。
DNA 连接酶的种类较多，常见的有 T4 DNA 连接酶等。
不同的DNA 连接酶在连接效率、适用的末端类型等方面可能存在差异。
三、载体载体在基因工程中扮演着“运输工具”的角色，它能够将目的基因导入到受体细胞中。
常见的载体包括质粒、噬菌体和病毒等。
质粒是一种小型的环状DNA 分子，广泛存在于细菌中。
《基因工程的工具——酶与载体》 知识清单
《基因工程的工具——酶与载体》知识清单基因工程作为现代生物技术的核心领域之一，为人类带来了前所未有的机遇和挑战。
而在基因工程中，酶和载体是至关重要的工具，它们就像是工匠手中的精巧工具，帮助我们实现对基因的精确操作和转移。
一、基因工程中的酶1、限制性内切酶限制性内切酶，也被称为“分子剪刀”，是基因工程中最重要的工具酶之一。
它能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点将 DNA 分子切断。
这种特性使得我们能够从复杂的 DNA 分子中切取特定的基因片段。
不同的限制性内切酶识别的序列不同，这为基因工程的操作提供了丰富的选择。
限制性内切酶的作用就像是一把精准的剪刀，能够在 DNA 这个长长的“绳子”上剪出我们需要的特定片段。
比如，EcoRI 能识别GAATTC 序列，并在 G 和 A 之间切断 DNA 双链。
2、 DNA 连接酶当我们用限制性内切酶切下所需的基因片段后，需要将它们与其他DNA 片段连接起来，这时候就轮到 DNA 连接酶发挥作用了。
DNA 连接酶能够将两个具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段连接在一起，形成一个完整的 DNA 分子。
想象一下，DNA 连接酶就像是一个“胶水”，把被剪开的 DNA 片段重新粘在一起，使它们成为一个连续的整体。
3、 DNA 聚合酶在基因工程中，DNA 聚合酶常用于 DNA 的复制和扩增。
例如，PCR（聚合酶链式反应）技术就依赖于耐高温的 Taq DNA 聚合酶。
通过 PCR 技术，我们可以在体外大量扩增特定的 DNA 片段，为后续的实验和应用提供足够的材料。
4、反转录酶反转录酶能够以 RNA 为模板合成互补的 DNA（cDNA）。
这在获取真核生物的基因时非常有用，因为真核生物的基因中含有内含子，而通过反转录得到的 cDNA 不含内含子，更便于在原核生物中表达。
二、基因工程中的载体1、质粒质粒是一种存在于细菌细胞质中的小型环状 DNA 分子。
它具有自主复制能力，可以在细菌细胞内独立存在和复制。
基因工程制药技术 基因工程常用工具
三、基因载体2、载体选择标准能自主复制具有两个以上的遗传标记物，便于重组体的筛选和鉴定有克隆位点（外源DNA插入点）即多个单一酶切位点分子量小，以容纳较大的外源DNA3、常用载体质粒DNA噬菌体DNA病毒DNA
Part2 基因工程操作工具
三、基因载体（1）质粒DNA存在于细菌染色体外的小型环状DNA分子具有自我复制功能（松弛、严紧）带有抗性基因及表型识别等遗传性标记物。经改造后具有多克隆位点
Part2 基因工程操作工具
二、DNA连接酶2、不同的DNA连接酶对比
连接酶
底物
辅助因子和激活因子
温度
巯基试剂
黏性末端
平末端
DNA-RNA杂合体
RNA-RNA杂合体
大肠杆菌DNA连接酶
可行
可行
不行
不行
NAD+，Mg2+（1~3mmol/L）
黏性末端：10~15 ℃补平缺口：37 ℃
无
T4DNA连接酶
生化制药工艺
项目五 基因工程制药
1
基因工程的概念
2
基因工程操作工具
3
基因工程操作流程
目ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ录
CONTENTS
基因工程常用工具
02
Part2 基因工程操作工具
一、基因工程操作工具1、基因工程操作要求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无法进行的。2、基因工程操作工具“分子手术刀”----限制性核酸内切酶 “分子缝合针” ---- DNA连接酶 “分子运输车” ----载体
Part2 基因工程操作工具
二、限制性内切酶1、工具酶
工 具 酶
功 能
基因工程常用的工具有（）A.限制性核酸内切酶B.DNA连接酶C.运载体D.解旋酶题目和参考答案
基因工程常用的工具有（）
A、限制性核酸内切酶
B、DNA连接酶
C、运载体
D、解旋酶
考点：基因工程的原理及技术
专题：
分析：基因工程至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体．
1、限制酶：主要从原核生物中分离纯化出来．特异性：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断裂．
2、DNA连接酶：DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键．
3、运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒．
解答：解：A、限制性核酸内切酶是基因工程常用的工具之一，A 正确；
B、DNA连接酶是基因工程常用的工具之一，B正确；
C、运载体是基因工程常用的工具之一，C正确；
D、解旋酶参与DNA的复制和转录，不是基因工程的工具，D错误．
故选：ABC．
点评：本题知识点简单，考查基因的工程的原理及技术，要求考生识记基因工程常用的工具，能准确判断各选项，属于考纲识记层次的考查．对于此类试题，需要考生掌握牢固的基础知识．。
高考生物-基因工程的含义及操作工具
高考生物-基因工程的含义及操作工具1.基因工程的诞生(1)概念：基因工程是狭义的遗传工程。
广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。
(2)核心：构建重组DNA分子，早期也将基因工程称为重组DNA技术。
(3)诞生时间：20世纪70年代。
(4)理论基础：DNA 是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。
(5)技术保障：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现和运用。
2.基因工程的基本工具归纳总结与DNA有关的酶的比较(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因( F )(2)DNA 连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来( F )(3)质粒是小型环状DNA 分子，是基因工程常用的载体( T )(4)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达( T )(5)DNA 连接酶能够将任意2个DNA 片段连接在一起( F )1．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 分子上，属于基因工程的内容D ．是非同源染色体上非等位基因的自由组合2．以下有关基因工程的叙述，正确的是( D )A ．基因工程是细胞水平上的生物工程B ．基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物C ．基因工程产生的变异属于人工诱变。
人工诱变—基因突变D ．基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异3、不属于质粒被选为基因运载体的理由是 ( D )A ．能复制B ．有多个限制酶切点C ．具有标记基因D ．它是环状DNA4．质粒之所以能做基因工程的载体，是由于它( D )A ．含蛋白质，从而能完成生命活动B ．能够自我复制，从而保持连续性C ．是RNA ，能够指导蛋白质的合成D ．具有环状结构，能够携带目的基因5．限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA 分子上特定的核苷酸序列。
高中生物选修3重点知识点总结
高中生物选修3重点知识点总结专题 1 基因工程基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具1. “分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：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，因此具有专一性。
（3）结果：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。
2. “分子缝合针”——DNA连接酶（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
（2）与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3. “分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
（二）基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1. 目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2. 原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
3. PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
《基因工程的工具——酶与载体》 知识清单
《基因工程的工具——酶与载体》知识清单一、基因工程简介基因工程，又称为重组 DNA 技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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。
它是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，而实现这一技术的关键就在于一系列特殊的工具，其中酶和载体起着至关重要的作用。
二、基因工程中的酶1、限制性核酸内切酶（限制酶）限制酶是能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并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的酶。
限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。
例如，EcoRⅠ限制酶只能识别GAATTC 序列，并在 G 和 A 之间切断磷酸二酯键。
限制酶切割DNA 分子产生的末端有两种类型：黏性末端和平末端。
黏性末端是指被限制酶切开的 DNA 双链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对；平末端则是指切口平整，不带有伸出的核苷酸。
2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端（如黏性末端或平末端）的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的 DNA 分子。
DNA 连接酶与限制酶的作用相反，它通过催化磷酸二酯键的形成，将断开的 DNA 片段重新连接起来。
3、 DNA 聚合酶在基因工程中，DNA 聚合酶常用于 DNA 片段的扩增，如 PCR 技术（聚合酶链式反应）。
PCR 技术中使用的热稳定 DNA 聚合酶（Taq 酶）能够在高温环境下保持活性，不断地将脱氧核苷酸加到引物的 3'端，使 DNA 链得以延伸。
4、反转录酶反转录酶能够以 RNA 为模板合成互补的 DNA 链，即 cDNA。
这在获取目的基因时非常有用，例如从真核生物细胞中提取出mRNA，然后通过反转录酶合成 cDNA，再进行后续的基因操作。
三、基因工程中的载体1、载体的作用载体在基因工程中主要起到运输目的基因的作用，它能够将目的基因导入到受体细胞中，并使其在受体细胞中稳定存在和表达。
《基因工程的基本工具》 讲义
《基因工程的基本工具》讲义一、基因工程的概述在当今科技飞速发展的时代，基因工程作为一项具有革命性的生物技术，正逐渐改变着我们的生活和未来。
基因工程，简单来说，就是按照人们的意愿，进行严格的设计，通过体外 DNA 重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人类需求的新生物类型和生物产品。
要实现基因工程的目标，就离不开一系列的基本工具。
这些工具就像是建筑工人手中的锤子、钉子和锯子，是基因工程操作中不可或缺的。
接下来，让我们一起深入了解基因工程的基本工具。
二、限制性核酸内切酶（“分子手术刀”）1、来源限制性核酸内切酶主要来源于原核生物。
在原核生物中，它们可以识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割 DNA 分子，以抵御外来DNA 的入侵。
2、作用特点限制性核酸内切酶具有特异性，能够识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列，并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
例如，EcoRⅠ限制酶能够识别 GAATTC 序列，并在 G 和 A之间切割。
3、切割结果限制性核酸内切酶切割 DNA 分子后，会产生两种类型的末端：黏性末端和平末端。
黏性末端是指被切割的 DNA 片段的末端带有单链突出部分，就像“胶水”一样，容易重新连接；平末端则是平齐的切口。
三、DNA 连接酶（“分子缝合针”）1、作用DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的 DNA 分子。
2、种类常见的 DNA 连接酶有两种：E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端，而 T4 DNA 连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，但连接平末端的效率相对较低。
四、基因进入受体细胞的载体（“分子运输车”）1、载体的作用载体的主要作用是将目的基因送入受体细胞中，并使其在受体细胞中稳定存在和表达。
2、载体应具备的条件（1）能够在宿主细胞中稳定保存并自我复制。
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转基因抗虫棉
苏云金芽孢 杆菌 提 取 普通棉花(无 抗虫特性)
（限制酶） （DNA连接酶）
普通棉花
抗虫棉
与运载体 抗虫基因 DNA拼接 导入
棉花细胞(含 抗虫基因)
棉花植株(有 一个目的基因 时，被水解的磷酸二酯键有 D A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
1 限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀” （1）主要来源： 原核生物 （2）作用： 具有特异性。每种限制酶只能识 别特定的核苷酸序列，并在特定的位 点切割DNA分子，使两个核苷酸间的磷 酸二酯键断开。 （3）结果： 产生黏性末端或平口末端
思考：
1 限制酶会不会剪切细菌本身的
1. 质粒上有标记基因如图所示。外源基因插入的位置 不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是 外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中 提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌 的外源基因插入点，判断正确的是(多选) ABD A.①是c B.②是b C.①是a和b D.③是a
DNA呢？
2 限制酶和DNA水解酶有何异同？
3 假设用同一种限制酶切割两个不 同的DNA分子，两者形成的末端有 什么特点？
4 这两种DNA分子的片段能否连接 起来？需要什么工具酶？
磷酸二酯键
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黏性末端
黏性末端
平口末端
平口末端
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二 基因工程的基本工具
2 DNA连接酶 ——“分子缝合针” 作用： 将DNA片段连接起来，恢复 被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键。 思考： DNA连接酶和DNA聚合酶是一 回事吗？
第一章
基因工程
第一节 基因工程概述
一
什么是基因工程？（P9）
基因工程是指在体外通过人 工“剪切”和“拼接”等方法， 对生物的基因进行改造和重新组 合，然后导入受体细胞并使重组 基因在受体细胞中表达，产生人 类需要的基因产物的技术。因而， 基因工程又称为重组DNA技术。
二 基因工程的基本工具
• 下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是 （ A ） • A 其化学本质都是蛋白质 • B DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键 • C 在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连 接酶 • D 它们不能被反复使用
下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分 别表示某种酶的作用部位，则相应的酶 依次是( C )
二 基因工程的基本工具
3 运载体 ——“分子运输车”
（1）作用： 将目的基因导入受体细胞中 （2）种类： 质粒，噬菌体，动植物病毒等 （3）具备条件： 对受体细胞无害，并能在受体细胞中 自我复制，以便提供大量的目的基因； 具有一个或多个限制酶切点，便于与 目的基因结合； 具有标记基因，便于进行检测和筛选。
下列关于基因工程的叙述，错误的是 ( D ) A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物
或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类 常用的工具酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的 胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组
DNA的细胞和促进目的基因的表达
基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质 粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切 点是—G↓GATCC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切点 是－↓GATC－。据图判断下列操作正确的是 A.质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 B.质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 C.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 D.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
(2010· 浙江理综卷)在用基因工程技
术构建抗除草剂的转基因烟草过程中， 下列操作错误的是( )A A．用限制性核酸内切酶切割烟草花 叶病毒的核酸 B．用DNA连接酶连接经切割的抗除 草剂基因和载体 C．将重组DNA分子导入烟草原生质 体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因 烟草细胞