基因重组讲义技术的基本工具
DNA重组技术的基本工具优秀课件
• 又称基因拼接技术,或DNA重组 技术。 通俗的说，就是按照人们的意愿，进行 严格的设计，并通过体外DNA重组和转 基因等技术，赋予生物经新的遗传特性， 从而创造出更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。
DNA重组技术的基本工具优秀课件
设想
让禾本科植物也能 固氮？ 根瘤菌的固氮作用
为你 作什能用么推是限测什制限么酶吗制不酶？剪存切在细于菌原本核身生的物D中NA的？
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DNA连接酶的作用
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将 脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯 键
DNA重组技术的基本工具优秀课件
DNA连接酶的缝合作用
可把黏性末端之间的 缝隙“缝合”起来，
两DNA片段要具有互补 的黏性末端才能拼起来
注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口， 但不能连接单链DNA！
①细菌的质粒 ②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
DNA重组技术的基本工具优秀课件
最常用运载体——质粒
《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 重组技术所需三种基本工具的作用。
（2）理解基因工程载体需要具备的条件。
2、能力目标（1）通过对 DNA 重组技术基本工具的学习，培养学生的分析和归纳能力。
（2）通过小组讨论和合作学习，提高学生的团队协作和交流能力。
3、情感目标（1）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
（2）关注基因工程的发展，激发学生对生物技术的兴趣和探索欲望。
二、教学重难点1、教学重点（1）DNA 重组技术中限制性核酸内切酶、DNA 连接酶的作用。
（2）基因进入受体细胞的载体的作用和特点。
2、教学难点（1）限制性核酸内切酶切割 DNA 分子的特点。
（2）DNA 连接酶的作用部位和连接方式。
三、教学方法讲授法、直观演示法、讨论法四、教学过程1、导入新课通过展示一些基因工程应用的实例，如转基因抗虫棉、胰岛素的生产等，引起学生的兴趣，提出问题：这些基因工程产品是如何产生的？从而引出 DNA 重组技术的基本工具这一主题。
2、限制性核酸内切酶（1）展示限制性核酸内切酶的作用示意图，讲解其来源和作用。
（2）以具体的 DNA 序列为例，演示限制性核酸内切酶的切割过程，强调其特异性。
（3）引导学生思考：限制性核酸内切酶切割后的 DNA 片段有什么特点？3、 DNA 连接酶（1）对比限制性核酸内切酶的作用，讲解 DNA 连接酶的作用。
（2）展示 DNA 连接酶连接 DNA 片段的示意图，说明其连接的部位和方式。
（3）组织学生讨论：DNA 连接酶与 DNA 聚合酶有什么区别？4、基因进入受体细胞的载体（1）介绍载体的作用，引导学生思考为什么需要载体将基因导入受体细胞。
（2）展示常见的载体，如质粒、噬菌体和动植物病毒等，讲解其结构和特点。
（3）让学生分组讨论：作为载体需要具备哪些条件？5、课堂小结（1）回顾 DNA 重组技术的三种基本工具及其作用。
（2）强调这三种工具在基因工程中的重要性和相互关系。
DNA重组技术的基本工具 课件
2．重组DNA分子的模拟操作 (1)材料用具：剪刀代表 EcoR Ⅰ ，透明胶条代表 DNA连接酶 。 (2)切割位点 ①分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出 G—A—A—T—T—C 序 列，并选 G—A 之间作切口进行“切割”。 ②再从另一条链上 互补的碱基 之间寻找EcoR Ⅰ相应的切口剪开。 (3)操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能 互补配对 ；否 则，说明操作有误。
种类 来源 特点
E·coli DNA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
作用 缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的_磷__酸__二__酯__键___
二、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．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
[归纳总结] 1．基因工程的原理是基因重组 自然状态下基因重组有两种情况：减数第一次分裂前期四分体 的非姐妹染色单体间的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色 体的自由组合。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．基因工程的理论基础 (1)拼接的基础 ①基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸 构成的。 ②空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平 行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。 ③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱 基配对方式均是A与T配对，G与C配对。
①黏性末端是限制性核酸内切酶在它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它识别序列的中心轴线处切开 时形成的，如图所示：
2024届高考一轮复习生物课件(人教版)：基因工程的基本工具和基本操作程序
4.目的基因的检测与鉴定
拓展 提升科学思维
PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各 种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。在 该过程中，引物非常关键，回答下列有关引物的问题： (1)什么是引物？ 提示 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。 (2)PCR技术为什么需要引物？ 提示 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。
拓展 提升科学思维
构建基因表达载体时，需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA
片段和载体。
已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是
，限制性内切
核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是
，根据图示分析回答下列问题：
(1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形 成黏性末端的过程。
提示 限制性内切核酸酶Ⅰ： 限制性内切核酸酶Ⅱ：
本质
DNA
DNA
mRNA
mRNA
位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识 别和结合的部 功能 位，驱动基因 转录出mRNA
翻译的起始 使转录在所需要
信号(编码氨 的地方停下来
基酸)
翻译的结束信 号(不编码氨 基酸)
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物
动物
微生物
常用方法 农杆菌转化法、花__粉__管__通__道__法__ 显微注射法 Ca2＋ 处理法
(6)若一个DNA分子在PCR中经过n轮循环，理论上需要消耗多少个引物？ 第n轮循环需要消耗多少个引物数？ 提示 经过n轮循环需要消耗引物数为(2n＋1－2)个，第n轮循环需要消耗 的引物数为2n个。
人教版教学课件11DNA重组技的基本工具
作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫 基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。
作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞) 内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。
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作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。
2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的 基因插入到载体上去。
分子。有的一个细菌中有一个，有的一个
细菌中有多个。
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• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒，其 中常含有抗药基因， 如四环素的标记基因。 质粒的存在与否对宿 主细胞生存没有决定 性作用，但复制只能 在宿主细胞内成。
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双基练习：
一、基因工程的概念
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• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，然后让两者的
黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的
DNA分子了。
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棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
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• 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接
关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞
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• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：基因的针线——DNA连接酶
高中生物(选择性必修第三册 人教版)教案讲义：重组DNA技术的基本工具含答案
第1节重组DNA技术的基本工具[学习目标]阐明重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。
一、基因工程的概念和工具酶1．基因工程：指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，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，因此又叫作重组DNA技术。
2．基因工程的工具酶(1)限制性内切核酸酶(限制酶)——“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类数千种作用识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开结果产生黏性末端或平末端(2)DNA连接酶——“分子缝合针”①作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
②种类种类来源特点E.coli DNA连接酶大肠杆菌只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段T4DNA连接酶T4噬菌体既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低判断正误(1)基因工程可以实现遗传物质在不同物种间的转移，人们可以定向选育新品种()(2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列()(3)DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来()(4)限制酶和解旋酶的作用部位相同()答案(1)√(2)×(3)×(4)×解析(2)大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有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。
(3)DNA连接酶能将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(4)限制酶和解旋酶的作用部位不同，限制酶作用于磷酸二酯键，解旋酶作用于氢键。
任务一：基因工程的理论基础1．基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别是什么？提示有性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在同一物种间进行重组；基因工程可以实现遗传物质在不同物种间进行重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。
基因工程基础知识梳理(一)
基因工程基础知识梳理（一）一、DNA重组技术的基本工具基因工程又叫＿＿＿＿＿＿＿，指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和＿＿＿＿＿＿＿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。
其操作水平是在＿＿＿＿＿＿＿上进行设计和施工，操作环境是在生物体外。
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）主要来源：＿＿＿＿＿生物。
（2）特点：能够识别DNA特定的＿＿＿＿＿＿＿，切开两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿。
（3）DNA末端：限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式：＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用：将双链＿＿＿“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿。
（2）种类①E·coli DNA连接酶：只能缝合DNA的＿＿＿＿＿＿。
②T4DNA连接酶：即可缝合DNA的黏性末端，又可缝合双链DNA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、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有＿＿＿＿＿能力的＿＿＿＿＿。
②＿＿＿＿＿的衍生物。
③动植物病毒。
（2）质粒载体的特点①能够在细胞内＿＿＿＿＿＿＿。
②具有一个或多个＿＿＿＿＿＿＿，便于供外源DNA片段插入其中。
③具有特殊的＿＿＿＿＿＿＿，供重组DNA的鉴定和选择。
（3）质粒载体的处理：真正被用作载体的质粒，都必须在天然质粒的基础上进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取（1）目的基因：指编码蛋白质的＿＿＿＿＿。
（2）获取目的基因的方法①从基因文库中获取目的基因a．基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多＿＿＿＿＿，导入＿＿＿＿＿的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
b．基因文库和种类（ⅰ）基因组文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因（ⅱ）部分基因文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因c．目的基因的获取依据：（ⅰ）基因的＿＿＿＿＿序列；（ⅱ）基因的功能；（ⅲ）基因在染色体上的位置；（ⅳ）基因的＿＿＿＿＿产物mRNA；（ⅴ）基因的翻译产物蛋白质。
课件16：1.1 DNA重组技术的基本工具
EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别序列均为6个核苷酸，其中 EcoRⅠ识别的序列为__G_A_A_T_T_C__，从G__和_A__直接切割，产 生的末端为_黏__性__末__端__;SmaⅠ识别的序列为__C_C_C_G_G_G____,从 __C_和__G_直接切割，产生的末端为__平__末__端___
2．目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符 合人们需要的新的_生__物__类__型__和___生__物__产__品___。
3．设计和施工水平：__D_N__A_分__子____水平，因此，基因工 程又叫做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”(又称限制酶)。 (1)来源：主要是从__原__核__生__物____中分离纯化出来的。
• （补充）限制酶所识别的序列有什么特点？ • 限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，
都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上 的碱基是反向对称重复排列的。
图1-1 限制酶识别序列的中心轴线
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1、种类：两类 E·coli DNA连接酶（黏性末端） T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端↓）
酯键断开。形成两种末端 • 4、结果 黏性末端
平末端
限制酶
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。
• 黏性末端？
限制酶
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。
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。
重组DNA技术的基本工具-高二生物课件(人教版2019选择性必修3)
1.原理： 基因重组 2.操作水平： 分子水平
3.结果：
赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物制品
限制性内切核酸酶—“分子手术刀”
二 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
1、来源：主要从原核生物中分离纯化来的 2、种类：数千种 3、特点 : 能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并
使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
4、识别序列长度 : 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组 成，少数4个、8个或其他数量
四 基因导入受体细胞的载体——“分子运输车”
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。
大肠杆菌及质粒结构模式图
实例： 重组DNA分子的模拟操作
…ATAGCATGCTATCCATG
AATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAA
GCCGTATG…
… TCCTAG AATTCTCGGTATG AATTCCATAC … … AGGATCTTAA GAGCCATACTTAA GGTATG …
普通棉花不抗虫，苏云芽孢杆菌可以合成抗虫毒素——Bt毒蛋 白，请思考如何生产抗虫棉？
杂交育种？诱变育种？等技术能否实现？为什么？
杂交育种：同种生物之间进行； 诱变育种：在原有基因基础上发生基因突变，结果产生新的等位基因 （不定向）
克服远缘杂交不亲和的障碍；定向改造生物性状
一 基因工程
思考：能否将苏云金杆菌的“抗虫基因”导入棉花细胞，使棉花自 身产生抗虫蛋白来抵抗棉铃虫呢？
DNA重组技术的基本工具PPT课件
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基因工程的工具酶
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)来源
主要来自于 原核生物
。
(2)特点
① 识 别 双 链 DN特A 定核分苷酸子 的 某 种
序列；
磷酸二酯键
②使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
断裂。
(3)作用结果
中心轴线两侧
①黏性末端：在所识别序列的
将
DNA的两条链分别切开时形成中的心末轴端线。
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基因进入受体细胞的载体—— “分子运输车”
1．载体的种类有 质粒 λ噬、菌体
动植的物衍病生毒物、
等。
2．常用载体——质粒
(1)质粒是一种自裸我露复的制、结构简单双、链独环立状于DN细A 菌拟核DNA之外，
并具有
限制酶切割 能 力 的
分子外。源
(2)质粒DNA分子上有标一记至基多因个
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活页规范训练
A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 思维导图：
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2024/10/15
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3．载体的种类 (1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA，有 的细菌只有一个，有的细菌有多个。 (2)λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人 们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。
DNA重组技术基本工具课件
末端和平末端。
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)作用:将切下的双链 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。
·DNA 连接酶:从大肠杆菌中分离得
到,只连接互补的黏性末端
(2)种类 T4 DNA 连接酶:从T4 噬菌体中分离出来,对
切割位点,便于外源 DNA 片段(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。
问题导学
一、理解基因工程的概念
活动与探究
1.基因工程另外的名称是什么?它应用的技术有哪些?
提示:基因拼接技术或 DNA 重组技术。DNA 体外重组和转基因等
基因的运载工具——运载体
（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”
限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，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，故名限制性内切酶。
特点：特异性。
即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
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，
有的一个细菌中有多个。
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，
其中常含有抗药基因，如四环素的
标记基因。质粒的存在与否对宿主
细胞生存没有决定性作用，但复制
只能在宿主细胞内成。
双基练习：
一、基因工程的概念
第一节