新课标人教版高中生物选修三专题一《DNA 重组技术的基本工具》精品
人教版 高考生物选修三 1.1 DNA重组技术的基本工具
知识目标：2、简述DNA重组技术所需的三种基本工具能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
情感态度价值观：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。
教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
教学难点：基因工程载体需要具备的条件。
★学情分析：★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。
★教学建议：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的自学能力，以及探究和思维能力。
利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作，解决每一程序中的技术难点和重点。
1.设置情境，引导学生在思考中学习新知识。
2.让抽象的语言在插图与动手中形成深刻认识。
抽象的黏性末端、平末端以及磷酸二酯键的部位，与直观的插图配合运用，使学生准确理解切割或连接部位以及“黏性”的内涵。
DNA连接酶“缝合”磷酸二酯键，在重组DNA过程中体现在何处，结合插图更易于理解。
在模拟制作DNA重组模型时，改为教师提供基因纸带（类似于物理打点计时器纸带），纸带上分两种，一种是一条作为提供目的基因的DNA 片段，上面设计了很多不同的酶切位点，另一个制成环状表示质粒载体，上有各种酶切位点及两个标记基因。
让学生自己分析动手来操作，更容易让学生获得更理性直观的认识。
引导学生对基因工程进行整体性思考。
3.创设情境：假如我们用从霍乱弧菌中提出的质粒来做载体，会出现什么问题？让学生从而认清载体要对受体细胞无害。
★导入设计导入二。
生物选修3人教新课标1.1DNA重组技术的基本工具
普通高中课程标准实验教科书——生物选修3[人教版]专题1 基因工程1.1DNA 重组技术的基本工具简述基因工程的原理和技术（二）能力要求1．通过学习DNA 重组技术的基本工具，模拟制作重组DNA 模型，初步掌握基因工程的基本方法提高动手能力2．通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
3．通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。
本节课先预习教材后归纳知识，并通过小组讨论协作分析事例、达到学习目标。
基础知识1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）来源：主要是从 中分离纯化来的。
（2）种类：近 种（3）功能：能够识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。
（4）限制性内切酶的切割方式：①在中心轴线两侧将DNA 切开，切口是黏性末端。
②沿着中心轴线切开DNA ，切口是平末端。
2．DNA 连接酶——“分子缝合针”[比较]有关的DNA 酶（1）DNA 水解酶：能够将DNA 水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基（2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。
注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。
（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。
（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。
注意比较DNA聚合酶和DNA 连接酶的异同点。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。
②病毒：常用λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
（2）运载体使用的目的：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。
高中生物选修3专题1第1节dna重组技术的基本工具_3
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。
（一）、限制性核酸内切酶
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种 3、特点：专一性 4、切割位点：磷酸二酯键 5、形成末端：黏性末端、平末端
？
寻根问底：根据你掌握的知识， 你能推测这类酶存在于原核生 物中的作用是什么吗
专题一 基因工程
回顾： 基因工程的概念：
优点又：叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通 俗定的向说地，改就造是生按物照的人遗们传的性意状愿；，把一种生物 的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后 放实到现另基一因种在生不物同的物细种胞之里间，的定转向移地，改迅造速生培物育 的出遗生传物性新状品。种
基因重组 生物体外
工 欲 善 其必 事先
利 其 器
二、DNA重组技术的基本工具
• 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） ——限制性核酸内切酶 （限制酶）
• DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） ——DNA连接酶
• 基因转移工具（“分子运输车”） ——运载体
（一）、限制性核酸内切酶
限制性内切酶从哪里寻找？
1、来源：原核生物 2、种类：约4000种
（二）、DNA链接酶
DNA连接酶链接的是什么
磷酸二酯键
磷酸二酯键
（二）、DNA链接酶
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
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
T4DNA连接酶
形成磷酸二酯键
（三）、运载体
1、作用：将目的基因导入受体细胞
精品高中生物人教版选修3课件：《 DNA重组技术的基本工具》课件ppt
1.1 DNA重组技术的基本工具
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三四
三、与遗传有关的各种酶的比较
名称 DNA 连接酶
限制性核 酸内切酶
作用
参与的生理 过程或应用
连接两个 DNA 片段
能够识别双链 DNA 分子 的某种特定核苷酸序列, 基因工程 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
特别提醒(1)当限制酶剪切目的基因一次时,获得的黏性末端或平 末端有2个,而不是1个,若剪切目的基因两次,共产生4个黏性末端或 平末端。
(2)限制酶切割载体的切割位点并不是任意的,必须保证至少有1 个完整的标记基因,以便于检测。
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1.1 DNA重组技术的基本工具
一二三四
2.限制酶和DNA连接酶的关系
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1.1 DNA重组技术的基本工具 一二三四
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Hale Waihona Puke 典例透析IANLITOUXI
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分子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。
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1.1 DNA重组技术的基本工具
一二三四
二、限制性核酸内切酶 1.切割后末端的种类
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典例透析
IANLITOUXI
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1.1 DNA重组技术的基本工具 一二三四
人教版高中生物选修3 1.1《DNA重组技术的基本工具》学习要点
1.1 DNA重组技术的基本工具【学习目标】1.通过观察图像、查阅资料，了解基因工程的诞生历程，说出基因工程的概念；2.通过阅读文本、观察图片、师生交流，说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用。
【学习重点】DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
【学习难点】基因工程载体需要具备的条件。
【知识要点梳理】一、基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或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。
二、基因工程中的工具1.限制性核酸内切酶（1）简称：限制酶。
（2）来源：主要是从原核生物中分离纯化而来的一类酶。
（3）种类：约4000种。
（4）功能：识别双链DNA分子某种特定核苷酸序列；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。
（5）功能特点：识别序列和酶切位点的专一性。
（6）酶切结果①黏性末端：当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧切开时（错切），产生的是黏性末端。
黏性末端是指双链DNA被限制酶切开后，切口处的两个末端伸出的由若干核苷酸组成的单链。
②平末端：当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时（平切）产生的则是平末端。
2.DNA连接酶（1）作用：将两个DNA分子片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
（2）种类：E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。
3.进入受体细胞的载体（1）必备条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②多个限制酶单一切点，供外源DNA片段插入；③有一定的标记基因，便于筛选。
（2）常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中含有抗生素抗性基因。
新人教版选修3高中生物1.1 DNA重组技术的基本工具
分子水平
基因工程
细胞水平
生态工程
现代生物科技 专题
细胞工程
个体水平
生物技术的安全性 和伦理问题
胚胎工程
知识点一、基因工程概念
基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技 术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基 因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。
运载体 Q:作为运载体必须具备哪些条件？
标记基 因，便 于进行 检测。
1.能够在宿主细胞中
_复__制__并___稳__定__地___保__存_。 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__筛__选__。
2、基因的“针线” ——DNA连接酶
连接酶的作用：
将互补配对的两个黏性末端连接起来，使 之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位：
生成磷酸二酯键 DNA连接酶的作用过程：
DNA连接酶
类型：
类型
来源
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌
T4DNA连接酶 T4噬菌体
功能
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和 平末端
TATGAATTCCATAC…… ATACTTAAGGTATG……
TATGAATTCCATAC…… ATACTTAAGGTATG……
TATGAATTCCATAC…… ATACTTAAGGTATG……
TATGAATTCCATAC…… ATACTTAAGGTATG……
TATGAATTCCATAC…… ATACTTAAGGTATG……
1965年桑格发明了氨基酸序列分析技术 1977年科学家又发明了DNA序列分析方法
人教版高中生物选修三1.1《DNA重组技术的基本工具》ppt精讲课件
BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的
基因,通过DNA连接酶作用恢复
键,成功获得了重组质粒,
说明
。
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampR和tetR的大肠
杆菌,将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养,得到如图二
的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后
将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图三的结果(空圈
一个至多个限制酶切割位点 标记基因
携带外源DNA片段进入受体细胞
三、重组DNA分子的模拟操作
1.材料用具:剪刀代表_E_c_o_R_Ⅰ__,透明胶条代表_D_N_A_连__接__酶__。 2.切割要点:
(1)先分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出____________序
列,并选____之间作切口进行“切割”。
作用
应用
限制性核 使特定部位的磷酸二 用于提取目的基因和切
酸内切酶 酯键断开
割载体
DNA连接酶
在DNA片段之间重新形 成磷酸二酯键
用于基因表达载体的构 建
(2)两者的关系可表示为:
2.限制性核酸内切酶与解旋酶的比较: (1)相同点:都是作用于DNA分子中的化学键。 (2)不同点:作用部位不同,前者作用于磷酸二酯键,后者作用于 氢键。
(1)作用于a(磷酸二酯键)的酶:限制酶、DNA连接酶和DNA聚合 酶。 (2)作用于b(氢键)的酶:解旋酶。
【易错提醒】(1)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性 末端都相同;同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性 末端一般不相同。 (2)DNA连接酶无识别的特异性,DNA连接酶对于黏性末端或平末 端都能催化其“缝合”,重新形成DNA分子。
高中生物人教版选修3DNA重组技术的基本工具精编版
DNA重组技术的基本工具学习目标：①简单描述基因工程的概念及目的。
②说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。
③利用DNA重组技术的工具解答有关题目。
重难点：DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件学习过程：一、基因工程的概念基因工程是指按照，进行严格的设计，并通过 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。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。
二、DNA重组技术的基本工具1.“分子手术刀”——2.“分子缝合针”——3.“分子运输车”——(一)限制性核酸内切酶来源：主要是从中分离纯化出来的。
功能：能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。
大多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成。
经限制酶切割产生的DNA片段末端是怎样的？经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。
前者是限制酶在它识别序列的将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的切开产生的。
(二) DNA连接酶分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从中分离得到的，称为；另一类是从中分离出来的，称为。
两种DNA连接酶的比较：（1）相同点：都缝合键。
（2）区别：E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来，而不能将双链DNA片段之间进行连接；而TDNA连接酶既可以“缝4合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的。
但连接平末端的之间的效率较。
(三) 基因进入受体细胞的载体1.载体具备的条件：（1）（2）（3）2.基因工程中使用的载体有：、和等。
其中最常用的是。
质粒：是一种的、、，并具有能力的。
巩固练习：1、有关基因工程叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成是在细胞内完成的C、质粒都可作为运载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料2、下列关于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、限制酶的作用主要是用来提取目的基因3、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体（）A、细菌质粒B、噬菌体C、动植物病毒D、细菌核区的DNA4、下列说法正确的是（）A、DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”5、20世纪70年代，创立了一种新兴的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（）A、定向提取生物体的DNA分子B、定向地对DNA分子进行人工剪切C、在生物体外对DNA分子进行改造D、定向地改造生物的遗传性状6、下列关于基因工程的叙述中错误的是（）A、基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品种B、基因工程技术是唯一能冲破远缘杂交不亲和障碍，培育生物新类型的方法C、基因工程的基本工具是：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和基因的运载体D、基因工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程和酶工程来实现产业化7、在基因工程中，作为基因运输工具的运载体，下列特征除哪项外，都是运载体必须具备的条件（）A、能够在宿主细胞中复制，并稳定地保存B、具有多个限制酶切点C、必须是细菌的质粒或噬菌体D、具有某些标记基因●拓展题：8、番茄在运输过程中，由于过早成熟而易腐烂。
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整的，这样的切口叫平末端。
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切断的DNA片段要与受体细胞的 DNA连接，你觉得可以用什么酶？
基因的针线──DNA连接 酶
DNA聚合酶和DNA连接酶有何 相同点和不同点？
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DNA连接酶
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
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一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一
种酶。能将外来的DNA切断，由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶。
2、种类：4000种。
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
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3、基因的运输工具——运载体
有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。
有切割位点
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能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
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练习
• 在基因工程中，切割运载体和 含有目的基因的DNA片段，需 使用（ ）
A.同种限制酶 B. 两种限制酶 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
片段的3’末端的 羟基上，形成磷
酸二酯键
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限制酶切割后有两种不同的结果， 一种产生黏性末端，一种产生平末端。 那么恢复它们的连接时，所用DNA连 接酶是否可以不加选择？
E.coliDNA连接酶：连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
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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， 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。
D. 两种连接酶
• 基因工程常用的受体细胞有（ ）
(1)大肠杆菌 （2）枯草杆菌
（3）支原体 （4）动植物细胞
A. （3）（4）
B. （1）（2）（4）
C. （2）（3）（4） D. （1）（2）（3）
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限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上 特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI， EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示 每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶 所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确 的末端互补序列为何？（ ）
限制酶切割DNA后形 成的末端——黏性末端、 平末端是如何形成的？
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• 什么叫黏性末端？
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 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。
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什么叫平末端？ 当限制酶从识别序列的中心轴线处切
过程分析生长快、肉质好的转基因 源自汁中含有人生长激素的鱼(中国)
转基因牛(阿根廷)
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1
1.1 DNA重组技术的基本工具
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DNA重组技术的基本工具
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不行的。进 行基因操作最少需要以下三种工具：
• 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） • DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） • 基因转移工具（“分子运输车”）
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
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本课小结：
一、DNA重组技术的基本工具
来源
1.限制性核酸内切酶---”分子手术刀”
作用 特点
分类 结果 2. DNA连接酶---”分子缝合针” 作用
3 基因的运载工具——运载体：具备条件
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
4、结果：形成两种末端 黏性末端
整理平ppt末端
4
大肠杆菌的一种限制酶 （EcoRⅠ)能识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开形成黏性末
端。 SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并
在C和G之间切割形成平末端 。
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5
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6
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重播
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载体必须具备的条件
➢如果载体对受体细胞有害将怎样？ ➢目的基因是否进入受体细胞，没有标记
基因我们能否鉴定？
➢假如目的基因导入受体细胞后不能复制 将怎样？
➢作为载体没有切割位点将怎样？
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作为载体的必要条件
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因
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
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达标练习
• 在基因工程中，切割运载体和含有目的基因 的DNA片段，需使用（ ）
A. 同种限制酶
B. 两种限制酶
C. 同种连接酶
连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（
如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应 的基因等 ） 4、对受体细胞无害
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作为载体的必要条件
• 能自我复制 • 有切割位点 • 能与目的基因结合 • 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制
并表达； • 有遗传标记基因 • 对受体细胞无害 • 比较容易得到
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练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
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补救练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
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练习
3) 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施
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作业：
重组DNA分子的模拟制作。
效果分析：
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A、 BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT— B、 BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC— C、 EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT— D、 BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—
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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