重组DNA技术的基本工具
学案1：3.1 重组DNA技术的基本工具
第1节重组DNA技术的基本工具一、学习目标【生命观念】阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。
【科学探究】进行DNA的粗提取与鉴定。
【社会责任】认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、重点难点【教学重点】1.重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。
2.DNA的粗提取与鉴定。
【教学难点】1.基因工程载体需要具备的条件。
2.DNA的粗提取与鉴定。
三、学习过程基因工程是指按照人们的愿望，通过______等技术，赋予生物新的__________，创造出更符合人们需要的新的__________和__________。
从技术操作层面看，由于基因工程是在__________水平上进行设计和施工的，因此又叫作__________技术。
（1）原理：__________。
（2）操作水平：_________。
（3）操作环境：_________。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”1.来源：主要是从__________中分离纯化出来的。
2.作用：识别双链DNA分子的特定__________，并且使每一条链中特定部位的____________断开。
3.作用部位：__________，限制酶只切割两个核苷酸之间的__________。
4.限制酶的命名：用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。
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EcoR表示；如果它是从大肠杆菌R型菌株中分离出来的第一种限制酶，则进一步表示成EcoRI。
【思考】你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？5.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_____核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_____、_____或__________的核苷酸组成。
限制酶所识别的序列的特点是：呈现_______________，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__________。
重组DNA技术的基本工具课件-高二生物人教版选择性必修3
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
➢几种相关酶的比较
名称 限制酶
作用部位 磷酸二酯键
作用结果 将DNA切成两个片段
DNA(水解)酶 磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
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
功能 只能将具有互补__黏__性__末__端____的 “缝合”__两__种__末端，但连接
特性 DNA片段连接起来
__平ห้องสมุดไป่ตู้_末__端___之间的效率相对较低
相同点
都恢复被限制酶切开的___磷__酸__二__酯__键____。
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
➢连接黏性末端：
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
过程演示：
重组DNA分子
5′ …ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC… 3′ 3′ …TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG… 5′
5′ …TCCTAGAATTCTCGGTATG AATTCCATAC… 3′ 3′ …AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG… 5′
用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物；或将溶液倒入 塑料离心管中离心，取沉淀物晾干。
析出DNA
DNA的粗提取与鉴定
3.方法步骤
（4）DNA的鉴定： 将丝状物或沉淀物溶于2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂， 混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min
对照组
实验组
水浴加热
思考1：如何评价结果？ DNA纯度： 看提取物颜色 DNA的量： 看与二苯胺反应颜色的深浅
DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具DNA重组技术是一种重要的分子生物学技术，用于改变基因组中的DNA序列，使之具有特定的功能。
这项技术的应用范围广泛，可以在基础研究、医学诊断、药物开发等领域发挥重要作用。
DNA重组技术的基本工具包括DNA片段的制备、限制性内切酶、DNA连接酶、质粒和载体等。
首先，DNA片段的制备是DNA重组技术的第一步。
通过PCR（聚合酶链反应）或限制性内切酶切割，可以从某个DNA源中获取特定的DNA片段。
PCR是一种体外扩增技术，可以将特定的DNA序列进行快速放大。
限制性内切酶是一类特殊的酶，可以识别特定的DNA序列并在该序列上切割DNA链。
通过PCR和限制性内切酶的组合应用，可以制备出需要的DNA片段。
其次，限制性内切酶是DNA重组技术中的重要工具之一。
限制性内切酶可以特异性地切割DNA链，并产生一定的粘性或平滑的DNA末端。
这些末端的特性决定了DNA片段连接的方式。
常用的限制性内切酶有EcoRI、BamHI、HindIII等。
当两个DNA片段具有相同的限制性内切酶切割位点时，它们可以通过限制性内切酶的连接来形成一个新的DNA分子。
接下来，DNA连接酶也是DNA重组技术中必不可少的工具之一。
DNA连接酶能够将两个DNA片段在适当的条件下连接在一起。
常用的DNA连接酶有T4 DNA连接酶和DNA聚合酶。
通过合适的实验条件和适当的连接酶，可以使两个DNA片段有效地连接成为一个整体。
此外，质粒和载体也是DNA重组技术中的重要工具。
质粒是一种小环状DNA分子，在细菌细胞中存在，并能自我复制。
载体则是质粒或其他DNA分子，用于携带所需的DNA片段。
通过将需要插入的DNA片段连接到载体上的限制性内切酶切割位点上，并将该载体转化至宿主细胞中，就可以实现外源DNA的导入。
在实际应用中，DNA重组技术的基本工具往往是共同配合使用的。
通过PCR或限制性内切酶的组合，可以制备出所需的DNA片段；通过限制性内切酶的连接和DNA连接酶的应用，可以将不同的DNA片段连接起来形成一个新的DNA分子；通过质粒和载体的应用，可以将需要插入的DNA片段导入到宿主细胞中实现转化。
【课后集训】第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具(含答案详解)
2019版生物选择性必修3 课后集训第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具题组一基因工程的概念及诞生和发展1．下列叙述符合基因工程概念的是()A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上2．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题组二限制酶和DNA连接酶3．根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是()A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处4．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是()A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能C．DNA连接酶的作用位点是b处D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段5．有关DNA重组技术的工具酶的叙述，正确的是()A．限制性内切核酸酶能切割烟草花叶病毒的核酸B ．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C ．所有DNA 连接酶都能连接黏性末端和平末端D ．DNA 连接酶和DNA 聚合酶均可用来拼接DNA 片段6．下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是( )A ．用限制酶切割一个DNA 分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B ．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA 中出现的概率就越大C ．限制性内切核酸酶的活性不受温度、pH 等条件的影响D ．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒 题组三 基因进入受体细胞的载体7．下列关于基因工程操作工具——载体的叙述中，错误的是( )A ．质粒作为常见的载体，不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B ．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺C ．目的基因插入载体时，有特定的插入位点D ．构建重组DNA 分子时需DNA 连接酶和限制性内切核酸酶等8．限制酶Mun Ⅰ和限制酶Eco R Ⅰ的识别序列及切割位点分别是－CA ↓ A TTG －和－GA ↓ATTC －。
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 。
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。
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。
高中生物选择性必修三 第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具
科学家采用农杆菌转化法培养出第一例转基因烟草,此后,基 1983 因工程进入迅速发展阶段 1985 穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段
预习反馈 1.判断正误。 (1)通过基因工程产生的变异是不定向的。( × ) 分析该变异类型按人们的意愿进行,是定向的。 (2)通过基因工程改造成的生物为新物种。( × ) 分析通过基因工程改造成的生物,产生了新的性状,该生物与原来 的生物之间不存在生殖隔离,不属于新物种。 (3)基因工程育种与杂交育种相比的优点是打破了生殖隔离。( √ )
探究点一
探究点二
请讨论回答下列问题。
1.转基因抗虫棉是通过基因工程技术培育的,请完善下表,以准确把
握基因工程的概念。
别 名 重组DNA技术 操作环境 生物体外
操作对象
操作水平 DNA分子水平 原理
结果
创造出人类需要的新的生物类型和生物产品, 生物性状
答案基因 基因重组 定向改变
探究点一
探究点二
2.不同生物的DNA分子能拼接起来的原因是什么? 提示(1)不同生物的DNA分子的基本组成单位都是4种脱氧核苷 酸;(2)不同生物的双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结 构;(3)不同生物的DNA碱基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。 3.外源基因能够在受体内表达,并使受体表现出相应的性状,为什么? 提示(1)基因是控制生物体性状的结构和功能的基本单位,具有相对 独立性;(2)遗传信息的传递都遵循中心法则;(3)生物界共用一套遗 传密码。
4.重组DNA分子的模拟操作
(1)材料用具:剪刀代表EcoRⅠ(限制酶),透明胶条代表DNA连接酶。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
联系旧知，激发兴趣
多媒体展示学习目标，强调重难点
基因工程的操作水平是在DNA分子水平进行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
投 影问题引导学生讨论， 引出基因操作的工具。
投影基因工程抗虫棉的简要过程。
由实例引出
关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。
2．基因操作的工具
（1）“分子手术刀”——限制性内切酶：分布：作用特点：结果：
（2）“分子缝合针”——DNA连接酶：连接部位：结果：
（3） “分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
作用：具备的条件：种类
课后反思
当堂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测结果分析（含疑难问题）：
针对以上结果反思教学行为（含思想交流）：
授课：1．基因工程的概念：
别名：
操作环境；
操作对象：
操作水平：
基本过程：
结果：
2．基因操作的工具
阅读教材，看图回答
实质是基因工程的基本操作程序：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
阅读教材，回答问题
阅读教材回答相关问题
学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
学习指导案
课题
DNA重组技术的基本工具
授课时间
课型
新授
主备人
教材分析
《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
学情基础分析及预习导学
学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。
（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶
1连接部位：磷酸二酯键。
2 结果：两个相同的黏性末端的连接。
（3） “分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
1作用：将外源基因送入受体细胞。
2具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
3种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
4质粒的特点：
学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？
学习探究3：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切酶 切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
学习难点
基因工程载体需要具备的条件。
教具准备
多媒体
学习过程
学习内容
学习形式
教师指导
时间
引言：我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？
从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。我们来看本节课的学习目标。
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的切点不同D．限制酶的作用是用来提取目的基因
例2．在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是（）
A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D连接酶和运载体
3．下列哪项通常不被用作基因工程的运载体（）
A．细菌质粒B．噬菌体C．动植物病毒D．细菌核区的DNA
课程目标
1．知识目标：
（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：
运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
3．情感、态度和价值观目标：
（1）关注基因工程的发展。
（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。
学习重点
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。
关键步骤三： 抗虫基因进入棉花细胞
3
2
3
学习过程
学习内容
学习形式
教师指导
时间
（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶
1分布：主要在微生物中
2作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
3 结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[补充：平末端]
4.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）
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DNA
作业布置
请您在布置作业前先试做，建议根据学情布置个性化作业，为学生减负。
基础作业：练习卷1-12
提高作业：13.14
板书设计
1．基因工程的概念：别名：操作环境；操作对象：操作水平：基本过程：结果：
质粒是最常用的运载体；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；
是细胞染色体外能自我复制的小型环状DNA分子；
引导学生探究、分析、总结：
课件演示说明
板书
引导探究
学习探究4：
质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
15
10
7
当堂检测
检测内容可粘贴
1.下列关于限制酶的说法不正确的是（）
A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布