高中生物人教版选修3DNA重组技术的基本工具
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
人教版高中生物选修3第一章DNA重组技术的基本工具(课件 共32张PPT)
提示：操作剪刀请注意安全！
课堂小结
一、基因工程的概念：
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” 能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，切开两个核 磷酸二酯键 ，产生________ 黏性末端 和_______ 平末端 。 苷酸之间的__________
2. DNA连接酶——“分子缝合针” 连接起来，恢复被限制酶切开的 (1)作用：将两条双链DNA_______ 磷酸二酯键 。 两个核苷酸之间的____________ (2)种类：①E.coli DNA连接酶 ②T4 DNA连接酶
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 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 平末端
限制酶识别序列的特点
• 中轴线两侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列
中轴线
• 如：GAA TTC • CTT AAG
专题1 基因工程
因工程的概念
• 又称基因拼接技术,或重组DNA 技术。
• 通俗的说，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 改造，然后放到另一种生物的细胞里，
定向的改造生物的遗传性状。
知识重温：DNA分子的结构
1.DNA的基本组成单位: 脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
1、分类：
⑴ E· coli DNA连接酶
⑵ T4 DNA连接酶 2、作用：将双链DNA片段“缝合”
起来，恢复被限制酶切开的两个
核苷酸之间的磷酸二酯键。
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。
高中生物 11 DNA重组技术的基本工具(教案)人教版选修3
1.1DNA重组技术的基本工具一、教学目标1.知识与技能（1）了解基因工程的基本概念。
（2）清楚基因操作的工具。
2.过程与方法（1）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
3.情感态度和价值观（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
一. 教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
二. 教学难点基因工程载体需要具备的条件。
三. 教具准备相应挂图，相关网络资料。
四. 课时安排1课时五. 教学过程一．复习导入新课教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。
1．遗传的物质基础是什么？2．生物体遗传的基本单位是什么？3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？4．生物的性状是怎样表达的？5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例：1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。
但是人类能不能改造基因呢？在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课1．基因工程的概念：课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。
教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。
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？2．基因操作的工具教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。
高中生物新人教版选择性必修3重组DNA技术的基本工具课件(25张)
链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的 .
中心轴线处切开时,产生的是平末端
.
2.DNA连接酶——“分子缝合针”。 阅读教科书第72页相关内容,总结DNA连接酶的种类及作用。
种类 来源 特点
E.coliDNA连接酶 大肠杆菌
“缝合”黏性末端
T4DNA连接酶
T4噬菌体 “缝合”黏性末端和平末端,但连 接平末端的效率相对较低
碱基对之间的氢键
作用结果 将DNA切成两个或多个片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末 端 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链
2.载体上标记基因的作用。 (1)标记基因的类型:一般是抗生素抗性基因。 (2)标记基因的作用:目的基因要导入的受体细胞没有抵 抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体 进入受体细胞后,抗生素抗性基因表达,使受体细胞能够 抵抗相应抗生素,在受体细胞的培养体系中加入该种抗 生素就可以保留导入载体且标记基因正常表达的受体 细胞。
相同点 “缝合”双链DNA片段,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。 阅读教科书第72~73页相关内容,归纳质粒的本质及其作为载体 所具备的条件。 (1)常用载体:质粒。 ①特点:是一种裸露的、结构简单 、独立于真核细胞细胞核. 或原核细胞拟核DNA 之外,并具有自我复制能力的环状双链. DNA分子。
探究一 基因工程的诞生和发展
1.基因工程的概念。 阅读教科书第67页,分析基因工程的概念。 (1)利用的技术:转基因等技术。 (2)研究水平:分子水平。 (3)研究目的:创造出更符合人们需要的新的生物类型 和 生物产品。 (4)生物通过基因工程获得的遗传特性是该生物原来所拥 有的吗? 提示:不是,基因工程赋予了生物新的遗传特性。
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
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
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
目标导航
Z D 重难聚焦 HONGNANJUJIAO
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
生物选修三11DNA重组技术的基本工具
• 基因工程哺育抗虫棉的核心环节： 核心环节一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌
细胞内提取出来
核心环节二： 抗虫基因与运载体DNA连接
核心环节三： 抗虫基因导入受体(棉花)细胞
• 解决哺育抗虫棉的核心环节需要哪些工具？
核环节一的工具： 基因的剪刀——限制酶
核心环节二的工具： 基因的针线——DNA连接酶
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
片段的3’末端 的羟基上，形成 磷酸二酯键
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
惯用的载体有： 质粒， λ噬菌体的衍生物， 动植物病毒等
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
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。通俗地说， 就是按照人们的意愿，把一种 生物的某种基因提取出来，加 以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生 物的遗传性状。
基因工程的含义
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象 操作水平
基因 DNA分子水平
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
能复制并带着插 入的目的基因一 起复制
基因的载体——“分子运输车”
载体必须含有的条件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、含有多个限制酶切点，方便与外源基因连接； 3、含有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素 的抗性基因、产物含有颜色反映的基因等 ） 4、对受体细胞无害
2、作用部位： 磷酸二酯键
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，这样一种重组的DNA分子就形成了。
人教版高中生物选修三1.1《DNA重组技术的基本工具》ppt课件
能。Leabharlann 互补配对• [思维激活3] 在重组DNA分子的模拟操作中，剪刀所 剪位置应属何种部位？
• 提示 剪刀所剪位置应为3,5-磷酸二酯键。
• 1．载体的作用
• (1)用它作为运载工具，将目的基因送入受体细胞 中去。
• (2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
• 2．作为载体的必备条件
• (1)有一个或多个限制酶切割位点，供外源DNA片 段插入。
基因转移载体—— 质粒 的发现
多种 限制酶 和 连接酶 ，以及 逆转录 酶
技术 (工具酶)的发现
支持
DNA合成和 测序
技术的发明
DNA体外重组
的实现、 重组DNA表达实验
的成功
第一例转基因动物问世、 PCR 技术的发明
• [思维激活1] 与其他生物变异相比，基因工程所导致 的变异有何特点？
• 提示 变异一般是不定向的，但基因工程使生物 产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需 要进行的有目的的改造。
• (2)供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载 体本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因的 插入而使其失活。
• 【巩固3】 质粒是基因工程中最常用的载体，
• 它存在于许多细菌体内，某细菌质粒上
• 的标记基因如图所示，通过标记基因可
• 以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。
• 外源基因插入的位置不同，细菌在培养基
• 思维导图：
• 深度剖析 本题考查基因工程的概念。基因工程是在 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(目的性强)和重新组合 (基因重组)，然后导入受体细胞内进行繁殖，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。但并不是所有的基因产物对人类都有益。基因工 程是分子水平上的生物工程。
3-1重组DNA技术的基本工具(教学课件)高中生物人教版 (2019)选择性必修3
两DNA片段要具 有相同且互补的 黏性末端才能拼 起来
注意：用DNA连接酶连接两个片段之间的磷酸二酯键 基因工程 不是连接氢键（氢键的形成不需要酶的催化）
02 “分子缝合针”----DNA连接酶
2. 种类： ①E.coli DNA连接酶
• 从大肠杆菌中分离得到 • 只能连接互补黏性末端
识别序列 GAATTC
【反馈练习】
①…CTGCA …G
A. ①③；②④
②…G …CTTAA
③ G… ACGTC…
④ AATTC… G…
B. ①②；③④ C. ①④；②③ D.以上都不对
缺口怎么办？
02 “分子缝合针”----DNA连接酶 1. 作用：将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸
3’
5’
01 “分子手术刀”----限制性内切核酸酶（限制酶）
读：5’→ 3’
仔列4细 有. 识观何别察 特序点左列？侧特四点种：限制酶识别的特定序
①大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸 组成，少数限制酶的识别序列由4个、8个 或其他数量的核苷酸组成。
EcoRⅠ 5’……G-A-A-T-T-C……3’ 3’……C-T-T-A-A-G……
2）分类：E.Coli DNA连接酶、T4DNA连接酶（来源、区别？） 3.“分子运输车”—— 载体
1）作用：将外源基因送入受体细胞
2）种类：质粒（最常用）、噬菌体、动植物病毒
3）应具备条件： ①有一个至多个限制酶切割位点 ——供外源DNA片段（目的基因）插入其中
②能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。
✭真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒 的基础上进行过人工改造的。
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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
DNA连接酶既可以“缝合〞双链DNA片段互补将双链DNA片段之间进行连接；而T
4
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、有关基因工程表达正确的选项是〔〕
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、以下关于酶的说法不正确的选项是〔〕
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、以下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DNA
4、以下说法正确的选项是〔〕
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、以下关于基因工程的表达中错误的选项是〔〕
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，以下特征除哪项外，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。
应用基因工程技术，通过抑制某
种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。
请回答：
〔1〕促进果实成熟的重要激素是，它能够发生的化学反应类型有、
和。
〔2〕在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀〞是，基因的“针线〞是，基因的“运输工具〞是。
〔3〕与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是、和。
答案：〔1〕乙烯；加成；氧化，聚合
〔2〕限制酶； DNA连接酶；运载体
〔3〕目的性强；育种周期短；克服远缘杂交的障碍
9、根据下面实验原理和材料用具，设计实验选择运载体——质粒，探究质粒的抗菌素基因所合成的抗菌素类别。
实验原理：作为运载体的质粒，须有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。
故凡有抗菌素抗性的细菌，其质粒才可能用作运载体。
材料用具：青霉素、四环素的10万个单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。
方法步骤：
第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标1、2、3号，在酒精灯旁，用三支注射器，分别注入1亳升蒸馏水、青霉素、四环素液，并使之分布在整个培养基表面。
第二步：将接种环在酒精灯火焰上方灼烧灭菌，并在酒精灯火焰旁取种，然后对三个培养皿接种。
第三步：将接种后的三个培养皿放入37度的恒温箱中培养24小时。
预期结果分析：
〔1〕设置1号的目的是，出现的现象是。
〔2〕如果1、2、3号培养皿的细菌都正常生长说明；如果1、2号培养皿的细菌能正常生长，3号培养皿的细菌不能正常生长那么说明
；
如果1、3号培养皿的细菌能正常生长，2号培养皿的细菌不能正常生长那么说明；
如果只有1号培养皿的细菌能正常生长，2、3号培养皿的细菌都不能正常生长那么说明。
答案：〔1〕对照；细菌能正常生长。
〔2〕此细菌的质粒上既有抗青霉素基因也有抗四环素基因；
此细菌的质粒上有抗青霉素基因但无抗四环素基因；
此细菌的质粒上有抗四环素基因但无抗青霉素基因；
此细菌的质粒上既无抗青霉素基因也无抗四环素基因。
知识拓展：。