高中生物基因工程1_1DNA重组技术的基本工具素材新人教版选修3
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
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
高中生物 1-1 DNA重组技术的基本工具课件 新人教选修3
(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形
⑪平末端 。 式：⑩黏性末端和 _____________________
3．“分子缝合针——DNA连接酶” (1)作用：将双链DNA片段之间的____________ ⑫磷酸二酯 键连接起 来。 (2)DNA连接酶种类和作用的区别
种类 E· coli DNA 连接酶 T4DNA连 接酶
来源 ⑬大肠杆 菌
作用 缝合黏性末端被切开的 磷酸二酯键，不能连接 平末端 缝合⑭黏性末端和⑮平
T4噬菌体 末端，但⑯平末端之间 连接的效率比较低
思维探究 1．限制酶主要从什么生物中获得？它为什么又叫限制性核 酸内切酶？ 提示：限制酶主要从原核生物中分离而来，它的切割作用 是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶，简称限制 酶。
知识点二、“分子运输车”——载体 1．种类：质粒、_________ ①噬菌体 的衍生物、动植物病毒。 2．载体具备的条件 (1)能够在受体细胞中进行②自我复制 ____________，或整合到
③染色体 DNA ____________ 上，随染色体DNA进行同步复制。 ④限制酶 切割位点，供外源基因插入。 (2)有一个至多个__________ ⑤标记基因 ，供重组DNA的鉴定和选择。 (3)具有特殊的____________
3．产物：黏性末端和平末端 (1)黏性末端：是限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线 两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图所示：
(2)平末端：是限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线处 切开时形成的，如图所示：
(1)限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。 (2)限制性核酸内切酶作用的化学键为磷酸二酯键，而不是 氢键。 (3)不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点不同， 这与酶的专一性是一致的。
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。
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。
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
高中生物 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具素材 新人教版选修3-新人教版高二选修3生物素材
基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具使大米拥有某些细菌才具有的抗虫基因能够减少化学杀虫剂的使用量，既高产又环保。
你知道拥有某一、基因工程的定义基因工程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。
由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术。
轻松判断基因工程作为一种新型的育种方法，依据的遗传学原理主要是什么？提示：基因重组。
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：原核生物。
〔2〕作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且能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。
〔3〕结果：形成DNA片段末端。
限制酶切割DNA分子产生的DNA片段末端有两种形式，即黏性末端和平末端。
2．DNA连接酶——“分子缝合针〞〔1〕作用：将切下来的双链DNA片段“缝合〞，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。
〔2〕 种类⎩⎪⎨⎪⎧E ·coli DNA 连接酶：从大肠杆菌中分离得到，只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间 连接起来T 4DNA 连接酶：从T 4噬菌体中分离出来的，既可连接双链DNA 片段互补的黏性末端，又可 连接双链DNA 片段的平末端，但连接平末端 之间的效率比较低3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车〞 〔1〕载体的条件：①能够在细胞中进行自我复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，便于外源基因的插入。
③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。
④在宿主细胞内友好借居，不影响宿主细胞的生命活动。
⑤分子大小应合适，以便提取和体外操作。
〔2〕载体的种类：①常用的载体——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很小的双链环状DNA 分子。
高中生物DNA重组技术的基本工具课件1新课标 人教版 选修3
专题一
基因工程
§1 DNA重组技术的基本工具
本节知识内容
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
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
主要是从原核生物中分离纯化出来的一 1、来源：
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。
• 此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但 组成和性质各不相同。
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。
基因进入受体细胞的载体
假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎 样？ 目的基因将在细胞增殖中丢失。 作为载体没有切割位点将怎样？ 外源的目的基因不可能插入。 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体 进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。 如果载体对受体细胞有害将怎样？如果不能 分离会怎样？ •载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢， 进而使转入的目的基因也无立足之地。载体 不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。
2、种类：4000种。
识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 3、作用：
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。
粘性末端 平末端
4、结果： 形成两种末端
什么叫黏性末端？
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
• 什么叫黏性末端？
限制 酶
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
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基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具
使大米拥有某些细菌才具有的抗虫基因能够减少
化学杀虫剂的使用量，既高产又环保。
你知道拥有某
一、基因工程的定义
基因工程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。
由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术。
轻松判断基因工程作为一种新型的育种方法，依据的遗传学原理主要是什么？
提示：基因重组。
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：原核生物。
（2）作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且能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。
（3）结果：形成DNA片段末端。
限制酶切割DNA分子产生的DNA片段末端有两种形式，即黏性末端和平末端。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”
（1）作用：将切下来的双链DNA片段“缝合”，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。
（2） 种类⎩⎪⎨⎪⎧ E ·coli DNA 连接酶：从大肠杆菌中分离得到， 只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间 连接起来
T 4DNA 连接酶：从T 4噬菌体中分离出来的，既
可连接双链DNA 片段互补的黏性末端，又可 连接双链DNA 片段的平末端，但连接平末端 之间的效率比较低
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
（1）载体的条件： ①能够在细胞中进行自我复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，便于外源基因的插入。
③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。
④在宿主细胞内友好借居，不影响宿主细胞的生命活动。
⑤分子大小应合适，以便提取和体外操作。
（2）载体的种类：
①常用的载体——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很小的双链环状DNA 分子。
②λ噬菌体的衍生物。
③动植物病毒。
自主思考 小麦是我国北方地区主要的粮食作物。
为了减少尿素的施用量，避免过多增施化肥对土壤造成的负面影响，最好通过何种技术培育出具有何种优良性状的小麦新品种？ 提示：通过基因工程技术培育出具有固氮新性状的新品种。