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第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
图1 棉花植株
资料1：普通的棉花不具有抗棉铃虫的特性，虫害肆虐时，整个棉花植株被啃食得只剩下光秃秃的棉花秆。
资料2：苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis）的Bt抗虫基因可以表达出Bt抗虫蛋白，破坏棉铃虫的消化系统，从而杀死棉铃虫。
思考：关于培育具有抗虫特性的棉花，你有什么想法？
将Bt抗虫基因拼接（重组）到棉花的DNA上，产生抗虫性。
图2 棉铃虫
资料1：普通的棉花不具有抗棉铃虫的特性，虫害肆虐时，整个棉花植株被啃食得只剩下光秃秃的棉花秆。
资料2：苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis）的Bt抗虫基因可以表达出Bt抗虫蛋白，破坏棉铃虫的消化系统，从而杀死棉铃虫。
思考：关于培育具有抗虫特性的棉花，你有什么想法？
将Bt抗虫基因拼接（重组）到棉花的DNA上，产生抗虫性。
图2 棉铃虫
图3 抗虫棉
一、重组DNA技术
思考：
1.要将Bt抗虫基因与棉花DNA重组在一起，需要哪些操作步骤？
二、重组DNA技术的基本工具
细菌
噬菌体
图4 遗传学家H.O.Smith
二、重组DNA技术的基本工具
1.请分析检测不到完整噬菌体DNA的原因
检测不到完整的噬菌体DNA
细菌中可能存在某种酶，从而破坏了噬菌体的DNA。
图5 噬菌体侵染细菌的流程示意图
细菌
噬菌体
二、重组DNA技术的基本工具
（限制酶）
1.限制性内切核酸酶----“分子手术刀”
问：限制酶主要存在于原核细胞中，这对于原核细胞而言有何意义？
限制酶的存在，是细菌在长期进化过程中形成了适应性防御机制，它可通过切割外源DNA而“限制”病毒入侵，以保证自身的安全。
二、重组DNA技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶----“分子手术刀”
5′-GAATTC-3′
3′-CTTAAG-5′
EcoR Ⅰ
5′-GGATCC-3′
3′-CCTAGG-5′
BamH Ⅰ
5′-CTGCAG-3′
3′-GACGTC-5′
Pst Ⅰ
5′-GGGCCC-3′
3′-CCCGGG-5′
Sma Ⅰ
思：仔细观察各识别区域中两条链的碱基排列顺序，你发现了什么规律？
回文序列
探究 实践
包含抗虫基因的DNA片段
限制酶
限制酶说明书
1.请大家在抗虫基因的两侧找到限制酶识别的序列，按说明书要求用剪刀（限制酶）剪开，之后与组内同学交流所剪切的片段。
EcoR Ⅰ
探究 实践
5'
5'
3'
3'
EcoR I
二、重组DNA技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶----“分子手术刀”
磷酸二酯键
黏性末端
二、重组DNA技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶----“分子手术刀”
5'
5'
3'
3'
EcoR I
黏性末端
Sma I
5'
5'
3'
3'
平末端
二、重组DNA技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶----“分子手术刀”
5'
5'
3'
3'
EcoR I
黏性末端
二、重组DNA技术的基本工具
2.DNA连接酶----“分子缝合针”
图6 DNA连接酶模拟结构图
二、重组DNA技术的基本工具
2.DNA连接酶----“分子缝合针”
自主学习：自主阅读教材P72第一段文字，找出两类DNA连接酶的来源和作用特点
名 称 来 源 连 接 特 点 连 接 的 化 学 键
T4 DNA连接酶
E.coli DNA连接酶
T4 噬菌体
大肠杆菌
既能连平末端也能连黏性末端
只能连黏性末端
磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
3. 载体----“分子运输车”
质粒、噬菌体、动植物病毒
二、重组DNA技术的基本工具
3. 载体----“分子运输车”
图7 细菌与质粒示意图
1967年，罗思(T.F.Roth)和海林斯基(D.R.Helinski)发现,细菌除拟核外还有一种环状DNA分子,即质粒，它具有以下特征：
1.质粒存在复制原点，可在不同细胞内稳定存在并复制。
2.质粒可以在细菌之间转移。
探究 实践
2.请找到质粒上合适的酶切位点，用已有的限制酶进行剪切。
复制原点
PBR322质粒
二、重组DNA技术的基本工具
3. 载体----“分子运输车”
一个至多个酶切位点
探究 实践
随机抽取1~2个片段，若末端可碱基互补配对，用装订机（DNA连接酶）连接起来，组内交流分析，一共能形成几种连接产物。
注：有困难的话可开启锦囊
混匀
探究 实践
随机抽取1~2个片段，若末端可碱基互补配对，用装订机（DNA连接酶）连接起来，组内交流分析，一共能形成几种连接产物。
混匀
相对于“单酶切”而言，“双酶切”连接效率更高
二、重组DNA技术的基本工具
复制原点
3. 载体----“分子运输车”
一个至多个酶切位点
标记基因
（四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等）
载体需要具备的三个条件
PBR322质粒
影印平板法
稀释涂布法
含氨苄青霉素的培养基
含四环素的培养基
已导入
重组质粒
手把
无菌绒布
二、重组DNA技术的基本工具
3. 载体----“分子运输车”
二、重组DNA技术的基本工具
图3 抗虫棉
二、重组DNA技术的基本工具
总 结：
本节聚焦
重组DNA技术所需要的三种基本工具是什么？它们的作用分别是什么？
基因工程载体需要具备什么条件？
课后拓展：
1.限制酶不切割细菌自身的DNA分子，有哪些可能存在的原因。
拓展 提升
2.查找相关资料，尝试写出国产抗虫棉的培育过程。
巩固训练：
1. DNA连接酶是重组DNA技术中常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是 （ ）
A. 能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键
B. 能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
C. 能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键
D. DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
C
巩固训练：
2. 下列关于基因运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由均正确的是 （ ）
A.能够复制，以便目的基因插入其中
B.具有多个限制酶切割位点，便于目的基因的表达
C.具有某些标记基因，便于重组DNA的筛选
D.对受体细胞无害，便于重组DNA的筛选
C
谢 谢 ！

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