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(共25张PPT)
第三章 基因工程
第1节
重组DNA技术的基本工具
01
基因工程
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。
基因工程的别名 DNA重组技术
实质 基因重组
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 定向改造生物的遗传性状
转移
A生物
B生物
萤火虫
普通动植物
发光基因
基因工程的基础理论
a、DNA是遗传物质的证明
b、DNA双螺旋结构和中心法则的建立
c、遗传密码的破译
相关技术的发展
a、基因表达载体和工具酶相继发现
b、DNA合成和测序技术的发明
c、DNA体外重组得以实现，重组DNA表达实验获得成功
基因能够拼接的基础
a、基本组成单位相同
b、空间结构相同
c、碱基互补配对方式相同
外源基因能够在受体细胞内表达的基础
a、生物界共用同一套遗传密码
b、相同的遗传信息在不同的生物体内可表达出相同的蛋白质
转基因 非转基因
“分子手术刀”— 限制酶
“分子缝合针”—DNA连接酶
“分子运输车”—载体
重组DNA技术所需工具
02
“分子手术刀”- 限制酶
“分子手术刀”----限制性内切核酸酶
（1）简称
（2）来源
（3）种类
（4）特点
（5）作用部位
（6）结果
限制酶
数千种
能识别双链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
主要来源于原核生物
产生黏性末端或平末端
磷酸二酯键
EcoR I 限制酶
① 识别的序列是─ GAATTC ─
─ CTTAAG ─
② 切割位点为G A之间
EcoR Ⅰ
Sma I 限制酶
① 识别的序列是─ CCCGGG ─
─ GGGCCC ─
② 切割位点是C G之间
几种常见的限制酶的识别序列及切割位点
不同酶的识别序列
一般不同
酶的专一性
推断限制酶切割一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
断开2个磷酸二酯键
产生2个游离的磷酸基团
产生2个或0个黏性末端
消耗2分子水
写出下列限制酶切割形成的黏性末端，不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？
把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？
会形成相同的黏性末端
以下黏性末端是由 种限制酶作用产生的
三
为什么限制酶不切割原核生物本身的DNA分子？
含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开
推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？
限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。
...ATGAGAATTCATG目的ATGGAATTCCG...
...TACTCTTAAGTAC 基因TACCTTAAGGC...
AATTCATG目的ATGG
GTAC基因TACCTTAA
...ATGAG
...TACTCTTAA
AATTCCG...
GGC...
获取目的基因
获取目的基因
下图中，选择哪种限制酶来获得抗病基因（目的基因）？
选择限制酶切割目的基因的基本原则是：
能切下目的基因且不破坏目的基因
课后作业：
1、记背相关知识点
2、课时练大本
3、课时练小本(共16张PPT)
第三章 基因工程
第1节
重组DNA技术的基本工具
1、这种技术 地改变了啤酒酵母菌的性状,在可遗传变异的来源中，它属于_______________
定向
基因重组
2、将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所利用到的载体是________
3、题图中C 进入的啤酒酵母菌分别在含有青霉素、四环素的两种选择培养基上的生长情况是
质粒
重组质粒
在含青霉素的培养基能活
在含四环素的培养基不能活
高中生物学过的载体
① 物质跨膜运输的载体
② 细胞中遗传信息的载体
③ 真核细胞中遗传物质的主要载体
④ 细胞间信息传递的载体
⑤ 基因工程中目的基因的载体
细胞膜上的蛋白质
DNA
染色体
激素、神经递质等
质粒、噬菌体、动植物病毒
01
DNA的粗提取与鉴定
实验思路：
利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分
实验原理：
① DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精
② DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
0
DNA溶解度
NaCl浓度
0.14mol/L
2mol/L
鉴定原理:
在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色
DNA +
二苯胺试剂
蓝色
水浴加热
二苯胺试剂需要现配现用
材料选择：
DNA含量相对较高的生物组织
洋葱
鸡血细胞
哺乳动物成熟红细胞？
加入柠檬酸钠，可防止血液凝固
试剂：
① 研磨液
② 体积分数为95%的酒精
③ 2mol/L 的NaCl溶液
④ 二苯胺试剂
⑤ 蒸馏水
破坏细胞，释放出细胞内的物质，溶解并提取DNA
析出DNA
溶解DNA
鉴定DNA，要现配现用
取材、研磨
过滤或离心取上清液
预冷酒精析出DNA或离心收集沉淀中的DNA
NaCl溶液溶解DNA并鉴定
方法步骤：
怎么析出DNA？
为什么要选用预冷的酒精溶液？
搅拌时需要如何操作？
可抑制水解酶的活性，抑制DNA降解；抑制分子运动，使DNA易形成沉淀；有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂
预冷的酒精处理或离心处理
应用玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌，避免破坏DNA
结果分析与评价：
1、你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定
的结果如何？
2、你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？
3、与其他同学提取的DNA进行比较，看看实验结果有何不同，
分析产生差异的原因。
课后作业：
1、记背相关知识点
2、课时练大本
3、课时练小本(共18张PPT)
第三章 基因工程
第1节
重组DNA技术的基本工具
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
DNA片段1
DNA片段2
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
EcoR I
EcoR I
G
C T T A A
A A T T C
G
01
“分子缝合针”— DNA连接酶
“分子缝合针”— DNA连接酶
（1）作用
（2）种类
将具有相同粘性末端或平末端的DNA片段进行连接
E.Coli DNA连接酶、T4 DNA连接酶
类型 来源 功能
相同点 差别
E·coli DNA连接酶 大肠杆菌 恢复磷酸二酯键 只能连接黏性末端
T4 DNA连接酶 T4噬菌体 能连接黏性末端和
平末端(效率较低）
都作用于磷酸二酯键
DNA聚合酶和DNA连接酶有什么区别
DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质
化学本质
不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
形成完整的
重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
DNA(水解)酶
解旋酶
磷酸二酯键
将DNA切成两个片段
磷酸二酯键
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
磷酸二酯键
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
磷酸二酯键
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
碱基对之间
的氢键
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性内切核酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序为
①④②③
根据所学知识，完成以下填空：
① 限制酶 ② 解旋酶
③ DNA连接酶 ④ DNA聚合酶
⑤ RNA聚合酶
b
a
a：
b：
A.切断a处的酶为_______
B.连接a处的酶为_______
C.切断b处的酶为_______
磷酸二酯键
氢键
①
③④
②
02
“分子运输车” — 载体
“分子运输车” — 载体
（1）作用
将外源基因送入受体细胞，在受体细胞内对目的基因进行大量复制
（2）种类
质粒、噬菌体、动植物病毒等
种类 用途 不同点
质粒、噬菌体 将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞 它们来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小也有很大差别
植物病毒 将外源基因导入植物细胞
动物病毒 将外源基因导入动物细胞
常用载体 — 质粒
（1）化学本质
是一种裸露、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA外，具有自我复制能力的环状双链DNA
（2）基因工程中使用质粒的特点
被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上进行过人工改造的
拟核DNA
质粒
大肠杆菌
氨苄青霉素抗性基因
目的基因插入位点
复制起点
（3）作为载体需要具备的条件
a、能在受体细胞中复制或整合到受体细胞的DNA上
b、具有一个或多个限制酶酶切位点，便于外源基因插入
c、具有标记基因，便于进行筛选
d、对受体细胞无害、易分离、大小合适、方便操作
课堂小结：
基因工程
的工具
限制酶
①主要存在于原核生物中
②具有专一性(识别序列)
③切开DNA分子的磷酸二酯键
④产生黏末端或平末端
DNA连接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
载体
具备的
条件
①能在宿主细胞中自我复制
②并稳定存在
③具一种至多种限制酶切点
④具标记基因
课后作业：
1、记背相关知识点
2、课时练大本
3、课时练小本

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