考点36 DNA重组技术的基本工具【学生版】
DNA重组技术的基本工具
1．指导学生课前预习课本内容，并完成《资源与学案》相关内容。
2．各组收缴学生存在问题，并总结分类。
3．让每小组完成一个问题并展示。
4．把知识归纳分配给一个小组完成，老师结合学生的总结加以补充完善。
5．将《资源与学案》相关习题分配给各个小组去完成并展示。
6．（1）教师结合本课堂的完成情况对自己的教学设计予以自我评价。
（2）布置下一节学案。
预习课本4-6页，完成下列问题。
1、什么是基因工程？
2、限制性内切酶的来源、特点、使用结果？
3、黏性末端与平末端的区别？
4、DNA缝合针的种类及来源？
5、作为载体应具备的条件及载体的作用？
二、完成学案，提出问题
完成新学案3-5页的自学评价部分
提问：什么是基因重组？基因重组的分类？
三、合作探究，解决问题
1、限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较？
2、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较？
3、载体具备的条件？
四、总结反刍，知识梳理
概念
基因工程限制酶来源、作用、结果
基本工具DNA连接酶种类、来源、作用
载体种类、必备条件
5、随堂检测，落实考点
完成新学案基础演练1-6
六、课堂评价，布置学案
（1）学生的自我评价
（2）老师的自我反思
绿野高中导学案科目 Nhomakorabea生物课题
DNA重组技术的基本工具
课时
2课时
设计
谢永乐
修订
李彩娥
班级
姓名
教
学
目
标
1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的使用
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
DNA重组技术的基本工具(36)
1、生物体的遗传物质是什么？ 生物体遗传的基本单位是什么？
2、为什么生物界的各种生物间的 性状有如此大的差别呢？
3、生物的性状是怎样表达的？
基因工程的产物：
多彩小鱼
转基因小鼠
蓝色玫瑰
辣椒香蕉
转基因小猪
黑籽番茄
基因工程的概念：
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组 技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分 子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的 基因进行改造和重新组合，然后导入受体细 胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞 内表达，产生出人类所需要的基因产物。
磷酸
T4DNA连接酶
T4噬菌体 二酯键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来，
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口， 但不能连接单链DNA！
DNA连接酶的缝合作用
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
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
课堂练习：
3.以下说法正确的是
（C ）
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运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个
限制酶切点，以便与外源基因连接
D、的热 爱。20.12.3020.12.30Wednes day, December 30, 2020
§1-1 DNA重组技术的基本工具
“分子手术刀” ──限制酶 “分子缝合针” ──DNA连接酶
“分子运输车” ──基因进入受体细胞的载体
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。
DNA重组技术的基本工具
高二生物集研组编写者：审核：高二生物集研组第1节 DNA重组技术的基本工具班级姓名【学习目标】1、说出DNA重组技术所需的三种基本工具的作用【学习重点】DNA重组技术所需的三种基本工具的作用学习过程【课前导学】1、基因工程的定义： ____________________________________________________________________________________________________________________________________。
2、基因工程（DNA重组技术）的基本工具（1）基因工程的“分子手术刀”名称：__________________________。
来源：__________________________。
作用：能识别双链DNA分子的___________________序列，并且使每一条链中__________ 的两个核苷酸之间的_____________断开。
（例如EcoRI、SmaI限制酶识别的序列和切割位点）结果：形成______________________________。
（2）基因工程的“分子缝合针”名称：__________________________。
种类：①__________________；只能_________________________。
②__________________。
既可以___________________,又可__________________。
作用：形成_____________________。
（3）基因工程的“分子运输车”名称：_____________________。
种类：___________；___________________；__________________。
作用：________________________________________。
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。
DNA重组技术的基本工具
限制性内切酶作用过程
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5
A
1
磷 酸 二 酯 键
4 3 2
5 4 3
T
1 2
限制酶切割磷酸二酯键
T A
C
G
G
C
A
T
• 黏性末端？ 黏性末端？ 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切 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 开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切 伸出的核苷酸， 带有几个伸出的核苷酸 口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正 互补配对，这样的切口叫黏性末端 黏性末端。 好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
• 准确切割 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） 的工具（ 分子手术刀” 的工具 ——限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶 • DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） 片段的连接工具（ 分子缝合针” 片段的连接工具 ——DNA连接酶 连接酶 • 基因转移工具（“分子运输车”） 基因转移工具（ 分子运输车” ——基因进入受体细胞的载体 基因进入受体细胞的载体
⒈运载体需具备的四个条件： 运载体需具备的四个条件： ⑴有一至多个不同的限制酶切点 ⑵对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制、 ⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达 能在受体细胞内复制并稳定地保存） （能在受体细胞内复制并稳定地保存） 具有某些标记基因， ⑷具有某些标记基因，便于筛选 常用运载体： ⒉常用运载体： ⑴细菌的质粒 ⑵λ噬菌体衍生物 噬菌体衍生物 (3)动植物病毒 (3)动植物病毒
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， 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！能将外源基因送入细胞的工具就是载体 载体。 细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。 基因工程的载体被喻为： 分子运输车
《DNA重组技术的基本工具》
合”双链DNA片段的平末端。 但连接平末端之间的效率比
较低。
E· coli DNA连接酶或T4DNA连接酶可以 连接互补的黏性末端
T4 DNA连接酶还可以连接平末端 ， 但效率较低
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
DNA聚合酶
DNA
寻根问底
母链
A A T C T A T A G
… … … … … … … … …
作用
剪切结果：形成2个相同的（互补的） 黏性末端
EcoRⅠ
EcoRⅠ限制酶识别： GAATTC序列
剪切结果：形成2个相同的平末端 SmaⅠ限制酶识别：GGGCCC序列
SmaⅠ
下表是几种限制酶的识别序列，画出下面四 种DNA片段被对应的限制酶切割后的结果。
限制酶的种类
SmaⅠ
识别序列
GGGCCC
课堂练习
下列除哪一项外，其余均为基因工程载体 必须具备的条件（ A ） A.是环状DNA分子 B.具一个或多个酶切位点 C.能在受体细胞中自我复制 D.具有标记基因，便于筛选
磷酸二酯键
催化形成的是磷酸二酯键，而不是氢键。
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的 断口连接起来，这样一个重组的DNA分 子就形成了。
（二）连接酶的类型 （按来源分类）
1. E.coli DNA连接酶： 只能连接双链DNA片段
(来源于大肠杆菌)
互补的黏性末端
2. T4 DNA连接酶： 既可以连接双链DNA片段互 （来源于T4噬菌体） 补的黏性末端，又可以“缝
限制酶在识别序列的中轴线两侧切割则形 成黏性末端，延中轴线切割则形成平末端
平末端和黏性末端
SmaⅠ EcoRⅠ
DNA重组技术的基本工具
(3)作用结果：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
EcoR Ⅰ（在G与A之间切割） 。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 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(如下图)。
SmaⅠ （在G与C之间切割）
B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
【答案】 C
作业： 完成《基础训练》 P1—4 ！
1.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化， 图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA
连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( C )
A．①②③④ C．①④②③
B．①②④③ D．①④③②
判断：
√ 1．限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列。
2．天然的质粒可直接用作基因工程的载体。 × 3．限制性核酸内切酶与 DNA连接酶作用位点相同，作用 结果相反。 √
(2)DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较 ①区别
作用 限制 性核 酸内 切酶 DNA 连接 酶 使特定部位的磷酸 二酯键断裂
ห้องสมุดไป่ตู้应用
用于提取目的基 因和切割载体
在DNA片段之间重 用于目的基因和 新形成磷酸二酯键 载体的连接
②联系
只有DNA连接酶能连接形成磷酸二酯键吗？
【提示】
DNA聚合酶也能形成。
操作水平
基本过程 结果
2.从结构上分析，不同生物的DNA能够重组的原因 (1)基本单位相同：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。
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考点36 DNA重组技术的基本工具
专题1 基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具
【知识梳理】
★知识块一：基因工程诞生的理论基础及概念
㈠阅读课本P1到P3，自主梳理基础
（一）基因拼接的理论基础
1、是生物的主要遗传物质。
2、DNA的基本组成单位都是。
3、双链DNA分子的空间结构都是。
（二）外源基因在受体内表达的理论基础
1、是控制生物性状的独立遗传单位。
2、遗传信息的传递都遵循阐述的信息流动方向。
3、生物界共用一套。
由于基因工程是在水平上进行操作,因此又叫做。
㈡小组交流讨论，共同提升能力
⑴基因的概念是什么？基因与染色体的关系？
⑵原核细胞和真核细胞基因的有什么差别？
⑶若将原核细胞的基因转移到真核细胞内，能否直接表达？因此，从这个角度看，在获得原核细胞的基因时，通常采取什么样的方法？
⑷若将真核细胞的基因直接取出后置于原核细胞中，能否成功表达呢？若要使其表达，该对真核细胞的基因进行怎样的基本处理呢？从这个角度看，获取真核基因的方法一般是？基本要求是除去内含子。
反转录，化学合成法
⑸某基因的编码区中/某DNA片段/某cDNA片段有脱氧核苷酸600个，转录形成的RNA 中核糖核苷酸有多少种？多少个？[等于/小于300个、最多为300个、就是300个]
⑹原核细胞和真核细胞编码相同长度的多肽链，基因长度相同吗？编码区中脱氧核苷酸的数目相同吗？
★知识块二：基因工程的基本工具
㈠阅读课本P4到P6，自主梳理基础
（一）“分子手术刀”——（简称）
1．来源：主要是从中分离纯化出来的。
2．功能：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开。
3．结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。
（二）“分子针线”——
1．分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类
2．功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的。
★两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：
①相同点：都缝合磷酸二酯键
②区别：E．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使之间连接；
T4DNA连接酶能缝合，但连接平末端之间的效率较。
(三)“分子运输车”——
1.载体具备的条件：
①能在受体细胞中并，并对宿主细胞正常生活没有影响。
②具有一至多个，供外源DNA片段插入；
③具有，供重组DNA的鉴定和选择。
2.基因工程常用的载体有：、和等。
最早应用的载体是，它是细菌细胞中的一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的双链DNA分子，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。
3.基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。
4.质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也
可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。
㈡小组交流讨论，共同提升能力
⑴能作用于①的有哪些酶或因素？能作用于②的酶有哪些？
⑵基因工程育种的原理？与其他常规育种方法相比有什么优
点？
⑶限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列在数目上有什么特点？
⑷DNA连接酶连接黏性末端时，是否要求是由同一种限制性内切酶切割产生的？为什么？
⑸假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。
连接产物至少有几种？分别是？3种，分别是运载体自连、目的基因片段自连、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子。