1.1DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的工具(原创)
形式——黏性末端和平末端。
限制酶所 识别的序 列有什么 特点呢？
•大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。
•中轴线两侧的碱基是反向对称重复排列的。
学案例 1
例1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ） A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中 很少 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后都会形成黏性末端 D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
学案例 2
答案： （1）限制酶 GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷 酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 黏性 末端 （2） E· coli DNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺 嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 T4DNA连 接酶
运输车：基因的载体
载体必须具备怎样的条件？
你能想象选用霍乱弧菌中的质粒来做载体的后 对受体细胞无害 果吗？ 具有某些标记基因，便于进行筛选（如抗菌 我们用肉眼看不到载体是否真正进入了受体细 素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 胞，那么如何鉴定？ 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基 没有切割位点，能进行 DNA的重组吗？ 因连接 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 重组 DNA如果不能复制，会是怎样的结果？
答案：B
缝合针：DNA连接酶
1.
2.
分类及作用： E· coli DNA连接酶：只能连接黏性末端； T4 DNA连接酶：既可“缝合”黏性末端， 又可“缝合”平末端。
缝合针：DNA连接酶
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为 什么？ 不是。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板， 合成与模板链互补的DNA链；而DNA连接 酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起 来，不需要模板。 均合成磷酸二酯键。
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
人教版生物选修三教案：1.1 DNA重组技术的基本工具 Word版含答案
1.1DNA重组技术的基本工具教学设计山东省沾化县第一中学韩振勇1 教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版选修3专题1基因工程中第1节内容，本节是《基因工程》专题的基础，是掌握后面知识的保障。
对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，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，可以设置一个模拟制作活动──构建重组DNA，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。
2 学情分析学生经过必修二的学习已经初步掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用等知识，基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。
但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。
因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题等方面的能力。
3 教学目标3.1 知识目标⑴简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
⑵DNA重组技术的模拟操作。
3.2 能力目标尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案3.3 情感态度与价值观⑴关注基因工程的发展⑵认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
4 教学重点与难点4.1 教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用4.2 教学难点基因工程载体需要具备的条件。
6 教学反思学生了解到的基因工程实例是激发他们学习的兴趣。
我们通过创设情境，提出问题，引导学生积极参与教学活动，这既有利于调动学生学习的积极性，也有利于学生科学素养的全面提高。
比如：在介绍限制酶的的来源时，可以通过问题“限制酶从哪里来寻找”，诱导学生思考、阅读教材得出结论。
另外，本节内容比较抽象，上课过程中结合一些图片、动画，特别是让学生亲自去动手模拟制作DNA重组的模型，这样更能激发学生学习的热情，效果会更好。
原创6：1.1 DNA重组技术的基本工具
C TT AA G
C TT AA G
同种限制酶切
割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA
G
C TT AA G
基因的针线：DNA 连接酶
GA A T T C
C T T A AG
DNA连接酶
与DNA聚合酶 相同吗
①连接的部位：磷酸和脱氧核糖之间的键： 磷酸二酯键（梯子的扶手）
②结果：将两个相同的未端的连接。
上
D、是非同源染色体上非等位基因的自由组合
5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的 步骤是 （ C ）
A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达
6）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。
3）有关基因工程的叙述中，错误的（ A） A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
4）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
这两种酶切的特点
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
如：GAA TTC CTT AAG
CCC GGG GGG CCC
黏性末端
EcoRI
黏性末端
• 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。
产的胰岛素在功能和 序制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状 （双链环状、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸
1.1DNA重组技术的基本工具
(2010年北京海淀区抽查)下图是含某目的基因
的DNA片段，据图回答下列问题。
(3) 如果要将用 EcoRⅠ限制酶切割形成的目的基因片段导 黏性 末端， (1) 根据图示可知，若用 EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶切割， (2) EcoRⅠ限制酶切割后形成的末端是 3 则此 DNA 片段可有 _____ 个限制酶切割位点，切割后 质粒作载体。其应具备的特点有： 在图中用笔标出切割部位。 (4) E· coli DNA 连接酶连接目的基因和载体时连接的是图 入受体细胞，常用 _____ X种 2 共有 ____ ____ 个切割末端。 中 ____( 填字母 )6 部位的化学键。 _____、___ 、 ___。
有了工具，如何操作呢？ 预习 1.2
主要包括四个基本步骤：
1） 获取目的基因 2） 构建基因表达载体
3） 将目的基因导入受体细胞
4） 目的基因的检测与鉴定
为什么要按这四个步骤进行操作？
目的基因的获取 即：将需要的基因从供体生物细胞内提取出来 目的基因主要是指______________________ 编码蛋白质的结构基因
基因表达载体的构建：
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且 可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和 发挥作用。
a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因等
随堂闯关
1.下表关于基因工程中有关基因操作 的名词及对应的内容，正确的组合是
2、下列属于获取目的基因的方法的是( ③从受体细胞中提取 ⑤利用DNA转录 A.①②③⑤ C.①②③④ ④利用PCR技术 ⑥人工合成 B.①②⑤⑥ D.①②④⑥ )
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。
1-1DNA重组技术的基本工具
Company Logo 基因工程
DNA重组技术的基本工具 §1.1 DNA重组技术的基本工具
二、DNA连接酶 DNA连接酶
1、作用 连接切口处脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 连接切口处脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键
2、种类
E·coli DNA连接酶 DNA连接酶
噬菌体DNA DNA连接酶 T4噬菌体DNA连接酶
选修三
Company Logo 第 1 专题
基
因
工
程
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按照人们的愿望，进行严格的设计， 按照人们的愿望，进行严格的设计，并通 体外DNA DNA重组 和转基因等技术， 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。 要的新的生物类型和生物产品。 DNA分子 由于基因工程是在 DNA分子 水平上进行 DNA重组 设计和施工的， 技术。 设计和施工的，因此又叫做 DNA重组 。 技术
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原核细胞的基因结构
RNA聚合酶结合位点 RNA聚合酶结合位点
（转录mRNA，编码蛋白质） ，编码蛋白质） 编 码 区 转录 （不转录mRNA，不编码蛋白质） ，不编码蛋白质） 非编码区 不转录 编码区上游) 编码区上游 位置 (编码区上游 启动子 功能 (引导RNA聚合酶的正确结合) 引导RNA聚合酶的正确结合) RNA聚合酶的正确结合 编码区下游) 位置 (编码区下游) 终止子 功能 (阻碍RNA聚合酶移动并使其脱离 ) 阻碍RNA RNA聚合酶移动并使其脱离
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1、以下说法正确的是（ 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运载体 运载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切点， 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 DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键 D.DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键 2、在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补 在基因工程操作的基本步骤中， 配对的步骤是（ 配对的步骤是（ ） A.人工合成目的基因 A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合 B.目的基因与运载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达 D.目的基因的检测和表达
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2011-2012学年下学期高二生物“学研练评”
1.1DNA重组技术的基本工具
简述基因工程的基本概念和原理。
简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
基因工程载体需要具备的条件。
一、自主学习
（一）基因工程
1.手段：按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和等技术，赋予生物以新的。
2.目的：创造出更符合人们需要的新的和。
3.设计和施工水平：水平，又叫做DNA重组技术。
（二）DNA重组技术的基本工具
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
（1）主要来源：从中分离出来。
（2）特点：专一性，识别双链DNA特定的序列，切割特定的两个之间。
（3）DNA末端：被限制酶切割DNA产生的DNA片段末端。
有两种形式：
和。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
（1）作用：将片段“缝合”起来，恢复被切开的两个核苷酸之间的。
（2）种类：①E·coli DNA连接酶：只能缝合双链DNA片段互补的。
②T4DNA连接酶：既可缝合DNA片段互补的，又可缝合双链DNA片段的。
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
（1）载体的种类
①质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的DNA分子。
②的衍生物。
③动植物病毒。
（2）载体的特点①能够在受体内，或整合到上，随进行同步复制。
②有一个至多个切割位点，供外源DNA插入。
③具有基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（3）功能：将目的基因导入受体细胞。
二、重点研讨
1.限制性核酸内切酶
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,需要2个限制酶,同时产生4个黏性末端。
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黏性末端不相同。
2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
（2）限制酶切割位点（3）限制酶识别序列（4）黏性末端的认识
三、梯度训练
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，尤其在微生物细胞中分布最多
B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列
C.不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性
D.限制酶的作用只是用来提取目的基因
2.质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A ．①③⑤⑦
B ．①④⑥
C ．①③⑥⑦
D ．②③⑥⑦
3.依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不．
正确的是 A ．切断a 处的酶为限制核酸性内切酶
B ．连接a 处的酶为DNA 连接酶
C ．切断b 处的酶为解旋酶
D ．切断b 处的为限制性内切酶
4.下列四条DNA 分子，彼此间具有互补黏性末端的一组是 （ ）
① ②
③ ④
A ．①②
B ．②③
C ．③④
D ．②④
T A G G C C A T T A C C G G T A
5.限制性内切酶是一类能识别特定核苷酸序列并在特定位点切割双链DNA的“基
因剪刀”。
被限制酶识别的序列往往正反读顺序相同，断裂的位置交错，但又是
围绕着一个轴线（对称轴）对称排列，如下图。
PstI和EcoRI都是限制酶。
请
补全下右图中的互补链
．．．以及切割后的产物
．．。
．．．，画出对称轴
6. 限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
四、总结评价。
（构建本节知识网络）。