DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具(共32张PPT)
E·coliDNA连接酶
3)1977年DNA合成和测序技术的发明
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到识别序列的
碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。
——特异性
（1）识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列
（2）在特定的位点切割DNA分子。
例如：大肠杆菌的EcoRⅠ限制酶只能识别GAATTC序
列，并在G和A之间切开。
“分子手术刀”---限制性核酸内切酶(限制酶)
• 限制酶的识别序列：
能被限制性内切酶特 大异多性数识限别制的酶切的割识部别位序都列具由
操作。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要 进行人工改造后才能用于基因工程操作。
思考与探究 P7
4、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具 有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还 不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA 的酶。
通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到识别序列的
碱基上，使限制酶不能将其切开。
Haemophilus influenzae d )中先
后分离到3种限制酶，则分别命名为:
HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ
一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成 少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成
课件2：3.1.1 重组DNA技术的基本工具
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。
黏性末端
黏性末端
一、限制性核酸内切酶 ——分子手术刀 SmaI 限制酶的作用： 只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。
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。
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
二、DNA连接酶 ——分子缝合针 （2）T4 DNA连接酶连接平末端，效率低
二、DNA连接酶 ——分子缝合针
E·coli DNA连接酶与T4DNA连接酶比较：
类型
来源
功能
相同点
差别
E·coliDNA连接酶 大肠杆菌
G AA TT C C TT AA G
一、限制性核酸内切酶 ——分子手术刀
G AA TTC CT T A A G
G AATT C C TT AA G
缺口怎么办？
二、DNA连接酶 ——分子缝合针
1. 作用： 将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶 切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 。
2. 种类： ⑴ E·coli DNA连接酶 ⑵ T4 DNA连接酶
• 2002年成功培育出我国第一个双价转基因抗虫棉新品种——中棉所41 ，该品种能够缓解棉铃虫抗药性。
我国成为世界第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家！
什么是基因工程？
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,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。
重组DNA技术的基本工具课件-高二生物人教版选择性必修3
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
➢几种相关酶的比较
名称 限制酶
作用部位 磷酸二酯键
作用结果 将DNA切成两个片段
DNA(水解)酶 磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
DNA连接酶
磷酸二酯键
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶
磷酸二酯键
功能 只能将具有互补__黏__性__末__端____的 “缝合”__两__种__末端，但连接
特性 DNA片段连接起来
__平ห้องสมุดไป่ตู้_末__端___之间的效率相对较低
相同点
都恢复被限制酶切开的___磷__酸__二__酯__键____。
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
➢连接黏性末端：
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
过程演示：
重组DNA分子
5′ …ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC… 3′ 3′ …TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG… 5′
5′ …TCCTAGAATTCTCGGTATG AATTCCATAC… 3′ 3′ …AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG… 5′
用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物；或将溶液倒入 塑料离心管中离心，取沉淀物晾干。
析出DNA
DNA的粗提取与鉴定
3.方法步骤
（4）DNA的鉴定： 将丝状物或沉淀物溶于2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂， 混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min
对照组
实验组
水浴加热
思考1：如何评价结果？ DNA纯度： 看提取物颜色 DNA的量： 看与二苯胺反应颜色的深浅
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。
教学设计18：1.1 DNA重组技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具【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。
但是基因工程操作技术学生接触得很少，文字描述抽象，为巩固基因工程操作中的三种工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，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,对三种工具的理解和应用，有利于提高学生的认知水平和接受能力。
【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等知识，有一定的知识基础，同时学生具备一定的逻辑思维能力和想象能力，但这些基本工具在实际应用中如何发挥作用，是非常抽象的内容，仅仅靠学生的想象，很难真正理解并融会贯通；中学生的心理发育特点，决定了他们更乐于通过实际动手操作来学相应的知识和技能。
【教学目标】（1）阅读课本知识，并回顾之前所学内容，能说出基因工程的概念、原理和优点。
（2）通过问题引领以及教师引导，学生自主阅读课本，能理解限制酶的作用、作用特点以及作用结果。
（3）通过自主学习，教师讲述，能说出（运）载体的种类、作用以及作为载体必须具备的条件。
（4）通过动画演示、教师讲述、自主学习，能说出DNA连接酶的种类和作用。
（5）列表比较说出DNA聚合酶和DNA连接酶的异同。
（5）小组合作、讨论、动手模拟操作重组DNA分子的形成，提高动手及合作能力。
（6）认同基因工程的发展离不开理论和技术的支撑。
【教学重、难点】教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具教学难点：基因工程载体需要具备的条件及几种酶的比较【教学策略】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模拟重组DNA分子的形成，而模拟操作穿插于整个教学活动中，突破教学难点和教学重点。
【课前准备】PPT，自制教具，红色环状纸环（模拟质粒）、白色纸带（模拟目的基因），剪刀（模拟限制酶）、透明胶（模拟DNA连接酶）【教学过程】创设情境，导入新课课件展示：害虫危害农作物的图片。
DNA重组技术的基本工具
巩固练习
限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不 同限制酶切割形成的DNA片段： (1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…
…G （4） …G
…CTTAA (7) GT… CA…
…TG CG… (5) G… (6) …GC
ACGTC… …CG
(8)AATTC… G…
你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？
3、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的 是（ A ） ① T C G ② A A T T C
A G C T T A A
A G G T T C C A G
③
④
A G C T T C A G
A、①②
选 我
B、①③ C、①④ D、②③ ） B、DNA酶 D、运载体
4、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（ A A、DNA连接酶 C、RNA酶
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.
想一想:
1. 这类酶在原核生物中起什么作用?
2. 为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？
C.识别序列的组成:大多数由六 个核苷酸组成
黏性末端
D.切割后产生的DNA片段末端 的形式 平末端
限制性内切酶
限制 酶
黏性末端和平末端
DNA连接酶——“分子缝合针”
常用的载体有：
质，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等
质粒
质粒是基因工 程最常用的运载体， 它广泛地存在于细 菌中，是一种裸露 的，结构简单、独 立于细菌拟核DNA 之外，能够自主复 制的很小的环状 DNA分子，大小只 有普通细菌拟核 DNA的百分之一。
要对天然质粒进行人工改造
1、下列不适合用于基因工程的运载体 是（ C ） A、质粒 B、噬菌体 选 审题 我 C、细菌 D、病毒 2、下列说法正确的是：（ D ） A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、重组技术所用的工具酶是限制酶、 连接酶、运载体 选 D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因 我 进行大量复制的过程可称为“克隆”
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
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》 教学设计
《DNA 重组技术的基本工具》教学设计一、教学目标1、知识目标（1）简述 DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用。
（2）理解限制酶的来源、特点及作用结果。
（3）理解 DNA 连接酶的种类、作用及与 DNA 聚合酶的区别。
（4）了解载体需要具备的条件及常用载体的种类。
2、能力目标（1）通过分析和讨论限制酶的作用特点，培养学生的逻辑思维能力。
（2）通过比较 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶，提高学生的对比分析能力。
3、情感态度与价值观目标（1）感受生物技术在现代社会中的重要作用，激发学生对生物科学的兴趣。
（2）体会科学研究的严谨性和创新性，培养学生的科学精神。
二、教学重难点1、教学重点（1）限制酶的作用特点和作用结果。
（2）DNA 连接酶的作用。
（3）载体需要具备的条件。
2、教学难点（1）限制酶的切割位点和切割方式。
（2）DNA 连接酶的作用机制。
三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法四、教学过程1、导入新课通过展示一些基因工程的实际应用成果，如转基因作物、基因治疗等，引起学生的兴趣，进而提出问题：这些成果是如何实现的？引出DNA 重组技术，从而导入本节课的主题——DNA 重组技术的基本工具。
2、讲解限制酶（1）介绍限制酶的来源：主要来自原核生物。
（2）展示限制酶切割 DNA 的动画或图片，讲解其特点：能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割 DNA 分子。
（3）以具体的例子说明限制酶的作用结果：产生黏性末端或平末端。
（4）组织学生讨论限制酶切割 DNA 的特异性，加深对其特点的理解。
3、讲解 DNA 连接酶（1）介绍 DNA 连接酶的种类：E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。
（2）讲解两种连接酶的作用：将两个具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段连接起来。
（3）通过对比 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶的作用，帮助学生理解它们的区别。
4、讲解载体（1）提出问题：如何将目的基因导入受体细胞？引出载体的概念。
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章 基因工程第1节 重组DNA技术的基本工具含答案
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具课程内容标准核心素养对接1.简述重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。
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。
3.进行DNA的粗提取与鉴定。
1.科学思维——模拟重组DNA分子的操作过程，说出合成新DNA分子的基本原理。
2.科学探究——结合实验室条件，对DNA进行粗提取和鉴定。
知识点1基因工程及其诞生与发展1.基因工程的概念2.基因工程的诞生和发展(1)基因工程的诞生(2)基因工程的发展知识点2重组DNA技术的基本工具1.限制性内切核酸酶(简称限制酶)——“分子手术刀”是一类酶而不是一种酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列没有专一性要求2.DNA连接酶——“分子缝合针”(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
(2)种类3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)常用载体——质粒①化学本质：质粒是一种裸露的、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。
②质粒作为载体所具备的条件及原因(2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。
(3)功能①相当于一种运输工具，将外源基因送入受体细胞。
②携带外源基因在受体细胞内大量复制。
(1)基因工程是人工操作导致的染色体变异，变异是不定向的(×)(2)S型细菌的DNA进入R型细菌并使R型细菌转化为S型细菌，发生了基因重组(√)(3)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA(×)(4)E.coli DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端(×)(5)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶(×)(6)新冠病毒(RNA病毒)可以作为基因工程的载体(×)教材P71图示拓展1.已知限制酶Eco RⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为和，分析回答下列问题：(1)在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的末端。
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艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从 一种生物个体转移到另一种生物个体。
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
后 期 基 础 理 论
沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
后 期 基 础 理 论
梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制
已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素 的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标 记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得 出相应的实验结论。
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 添加一定 浓度的四 环素
实验组2： 添加一定 浓度的氨 苄青霉素
实验组3： 添加一定 浓度的四 环素和氨 苄青霉素
早 期 基 础 理 论
达尔文提出生物进化论
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
早 期 基 础 理 论
孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
早 期 基 础 理 论
摩尔根证明基因在染色体上，并提出基 因的连锁互换定律。
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
三、“分子运输车” ——基因进入受体细胞的载 体 ⒈载体需要的条件： ⑴有1~多个限制酶切点 ⑵对受体细胞无害 ⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达 ⑴作为分子运输车——载体，如果没有切割位点将 ⑵霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分 子运输车吗？ 会怎样？ ⑷有某些标记基因，便于筛选 ⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转 ⑷目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？ ⒉常用运载体： 录，转基因生物能有预想的效果吗？ ⑴质粒 （最常用） ⑵病毒 包括植物病毒、动物病毒和细菌病毒（噬菌体）
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
寻根问底
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
A A T C AA T AG UUA G
DNA 聚合酶
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。
黏性末端 平末端
4、结果：形成两种末端
二、“分子缝合针” —— DNA连接酶 E.Coli DNA连接酶
1、分类 T4DNA连接酶 2、作用：
将双链DNA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。
E· coli DNA连接酶
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切 酶
1.限制性内切酶从哪里寻找？Why？
提示：原核生物在长期的进化过程中产生的保 护机制，可防止外源DNA的入侵而灭绝。
2. 为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？ • 不具备这种限制酶的识别切割序列 • 通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上， 使限制酶不能将其切开。
限制性核酸内切酶的作用特点：
1.从特定部位的两 个核苷酸之间切开。 （磷酸二酯键）
2.能识别特定核苷 酸序列；
5
4
A
1
3
2
5
4 3
T
1 2
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
SmaⅠ
平末端
平末端
限制酶所识别的序列的特点： 中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是 反向对称重复排列的。
SmaⅠ
EcoRⅠ
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切 酶 1、来源： 主要是原核生物 2、种类： 4000种。 3、作用： 识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸
1)基因转移载体的发现
2)工具酶的发现
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱDNA合成和测序技术的发明
4) DNA体外重组的实现
5)重组DNA表达实验的成功 6)第一例转基因动物问世 7)PCR技术的发明
什么叫基因工程？
基因工程，又叫DNA重组技术。是指 按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行 严格的设计，并通过体外DNA重组和转基 因技术，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。
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
后 期 基 础 理 论
克里克等提出中心法则
复制
转录
翻译
DNA
逆转录
RNA
蛋白质
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后 期 基 础 理 论
1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的 遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程
DNA连接酶
G
寻根问底
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
DNA聚合酶 DNA连接酶
区别1
1)只能将单个核苷酸连 1)在两个DNA片段之 接到已有的核酸片段上， 间形成磷酸二酯键 形成磷酸二酯键
2)以一条DNA链为模板，2)能将DNA双链上 区别2 将单个核苷酸通过磷酸 的两个缺口同时连接 二酯键连接成一条互补 起来，不需要模板 的DNA链 相同点 形成磷酸二酯键
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 实验组2：添 实验组3：添加 添加一定浓 加一定浓度的 一定浓度的四环 度的四环素 氨苄青霉素 素和氨苄青霉素 结论 既含有抗四环素基因也含有 抗氨苄青霉素基因 只含有抗四环素基因 只含有抗氨苄青霉素基因 既不含有抗四环素基因也不 含有抗氨苄青霉素基因
对照 实验 实验 实验 组 组1 组2 组3 预期 一 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － ＋ － ＋ － ＋ － － －
专题1
基因工程
据WTO调查：2004年全世界 因狂犬病致死人数约5.5万人 中国卫生部通报：2004年７ 月，狂犬病列法定报告传染 病死亡数之首。发病死亡率 近100%
能产生狂犬病抗体 蛋白的转基因 烟草
据WTO调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿 人，我国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。
质粒是一种裸露的、结构简单、 独立于细菌拟核DNA之外，并且有自 我复制能力的双链环状DNA分子。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条 件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
有标记基因的 存在，可用含 氨苄青霉素的 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
试一试
基因工程的概念
基因工程的别名 操作环境 操作对象 DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平
操作水平
基本过程 结果
剪切 → 拼接 → 导入→ 表达
人类需要的新生物类型和产品
专题一
基因工程
§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
预期 二
预期 三 预期 四
模拟制作——课后完成
棉花的 一段DNA 含毒蛋白基 因的细菌 DNA片段
用剪刀在特定部位对棉花DNA进行模 拟切割，并将模拟毒蛋白基因取出，再用 胶纸模拟基因种间连接。
思考与探究 P7
3、DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？ 迄今为止，所发现的DNA连接酶都 不具有连接单链DNA的能力，至于原因， 现在还不清楚，也许将来会发现可以连 接单链DNA的酶。
1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌 内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。
思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状
在另一种生物中表达。为什么基因可以在其他种 类的生物中表达？ 转录 翻译 DNA(基因) mRNA 蛋白质(性状) 密码子在生物界是 通用 的！
科技探索之路 基础理论和技术发展催生了基因工程