1.基因工程的基本工具

专题1 基因工程基因工程，也称作DNA重组技术或DNA拼接技术或转基因技术。

是在体外对不同生物的DNA分子进行拼接,获得重组DNA，从而定向改变生物性状的技术。

基因工程的原理：基因重组一、基因工程的基本工具基因工程的基本工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体1.限制性核酸内切酶（也叫作限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离、提纯得到。

（2）特点：能够识别双链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，因此限制酶具有专一性。

例如：EcolR I识别的序列是GAATTC，切割位点在GA碱基之间。

（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

其中在中轴线两侧进行切割形成的是黏性末端，沿中轴线切割形成的是平末端。

2. DNA连接酶，包括E·coliDNA连接酶（从大肠杆菌内提取得到）和T4-DNA连接酶（从T4-噬菌体中提取得到）两种DNA连接酶作用：能将DNA片段连接起来，并形成磷酸二酯键。

(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：缝合的都是磷酸二酯键。

②区别：E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶不仅能连接黏性末端也能连接平末端。

(2)DNA连接酶与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段的末端DNA连接酶是将两个DNA片段连接。

3.载体载体的功能是将目的基因运到受体细胞内。

（1）作为载体具备的条件：①能自我复制②具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的选择和鉴定（筛选出含有目的基因的受体细胞）。

④对受体细胞无害；（2）最常用的载体是质粒,存在于细菌拟核之外，具有自我复制能力的裸露的小型环状DN A分子。

（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒二、基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取；第二步：基因表达载体的构建第三步：将目的基因导入受体细胞；第四步：目的基因的检测与鉴定第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：人们所需要的，能控制蛋白质的基因。

《基因工程的基本工具》作业设计方案一、作业目标1、帮助学生深入理解基因工程中三种基本工具（限制性内切酶、DNA 连接酶、运载体）的作用和特点。

2、培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

3、增强学生对基因工程技术的兴趣，激发其探索科学的热情。

二、作业内容1、知识梳理（1）让学生总结限制性内切酶的来源、作用部位、作用特点，并举例说明其在基因工程中的应用。

（2）要求学生阐述 DNA 连接酶的种类、作用部位和作用结果，比较不同种类 DNA 连接酶的异同。

（3）使学生明确运载体的种类、具备的条件以及常见的运载体有哪些。

2、案例分析提供一些基因工程的实际案例，如利用基因工程生产胰岛素、转基因抗虫棉等，让学生分析在这些案例中基本工具是如何发挥作用的。

3、实践操作（1）给定一段含有特定序列的 DNA 片段，要求学生模拟限制性内切酶的切割过程，并画出切割后的结果。

（2）给出两段已被限制性内切酶切割的 DNA 片段，让学生尝试用DNA 连接酶将它们连接起来，并写出连接后的序列。

4、拓展思考（1）假如没有限制性内切酶，基因工程还能实现吗？为什么？（2）随着科技的发展，未来可能会出现哪些新型的基因工程工具？三、作业形式1、书面作业（1）完成知识梳理部分的内容，以填空、简答的形式呈现。

（2）针对案例分析，撰写一份详细的分析报告。

2、实践作业（1）在纸上完成模拟切割和连接的过程，并拍照上传。

（2）通过网络搜索或阅读相关资料，回答拓展思考的问题，并以文档形式提交。

四、作业难度作业难度分为基础、提高和拓展三个层次。

1、基础层次主要涵盖知识梳理部分的内容，让学生对基本工具的概念和作用有初步的了解。

2、提高层次包括案例分析和实践操作中的部分内容，需要学生运用所学知识进行分析和操作。

3、拓展层次涉及拓展思考部分，鼓励学生发挥想象力和创新思维，探索基因工程的未来发展。

五、作业时间本次作业预计总时长为一周。

1、知识梳理和书面作业：2 3 天。

基因工程的基本工具（A）［知识梳理］实现这一精确的操作过程至少需要三种工具即准确切割DNA的“手术刀”——限制性核酸内切酶、将DNA片段再连接起来的“缝合针”——DNA连接酶、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具”——（运）载体（一）、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1、又称限制酶或（限制性内切酶）2、主要是从原核生物中分离纯化出来的是原核生物的防御机制) 3*、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，（大多数限制酶识别序列6个核苷酸组成）并在特定的切点（两个核苷酸之间的磷酸二酯键）上切割DNA分子（体现酶的专一性；注意与解旋酶的区别）4、切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——错位切：产生黏性末端。

平切：产生平口末端。

例：1）GAA TTC(写出)CTTAAG2) CCCGGGGGGCCC(二)DNA连接酶——“分子缝合针”1、两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，这种只能使互补的碱基连接起来，脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（磷酸二酯键），需要靠DNA连接酶来“缝合”。

2、根据酶的来源不同，可以将这些分为两类：一类：从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶；只能将双链DNA另一类；从T4噬菌体中分离出来的，称T4DNA连接酶；既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”平末端，但连接平末端之间的效率比较低。

（三）基因进入受体细胞的（运）载体——“分子运输车”1、通常利用质粒，质粒存在于许多细菌以及酶母菌等生物中。

质粒是独立于细菌（细胞）染色体外（即拟核DNA）之外，具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

质粒上有决定固氮、抗药性、抗生素生成的基因（可作为标记基因）。

2、作为运载体的特点：1）、有一个到多个限制酶的切割位点；(供外源DNA片段(基因)插入其中)2）、能进行自我复制；(在细胞中自称复制，或整合到染色体DNA上，随染色体进行同步复制)。

基因工程的基本工具（一）1．基因工程是指在______通过人工“______”和“____________”等方法，对生物的基因进行的______和重新组合，然后______受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的____________的技术，又称为________技术。

基因工程是在______水平上操作、改变生物的______________的技术，包括基因的______、____________、______以及在受体细胞内的______和______等过程。

2．限制性核酸内切酶（分子手术刀）(1)第一种限制酶从________________中分离并纯化。

(2)作用：每种限制性核酸内切酶只能识别DNA分子的________________，且在特定位点上切割DNA分子。

(3)切割结果：大部分限制性核酸内切酶在切开DNA双链时，切口处两个末端都带有由若干____________组成的单链，这种单链被称为______末端。

3．下列关于基因工程的叙述，不正确的是()A．基因工程的原理是基因重组B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异C．一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合4．以下有关基因工程的叙述，正确的是()A．基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异5．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

请回答下列问题：图1图2(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前、后，分别含有________个游离的磷酸基团。

(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。

(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

基因工程的基本工具教案评比
基因工程是对以物种遗传特征为基础的一种生物技术。

其基本工具包括基因克隆、染
色体重组和 DNA 合成等。

本文旨在评比一份有关基因工程基本工具的教案设计。

首先，该教案整体安排较为充分，内容涵盖了基因工程的基本概念，以及相应的基本
工具的基本原理及应用，例如基因克隆、染色体重组和DNA合成。

为了更好地理解基因工
程和基本工具，教案设计提供了大量实例，以更加直观地展示基因工程和基本工具的具体
应用，例如结构性基因组调控、基因治疗和重组蛋白质的生产等等，使学生更加深入地了
解基因的原理和基本工具的具体用途。

其次，该教案设计能让学生更好地理解和掌握基因工程和基本工具。

归纳总结每章内容，同时配以大量图片，清晰地展示基因工程原理和相应的文献论述，扩大学生的知识面；同时，还提供了课后拓宽练习，通过问答题和填空题等方式，加深学生对基因工程原理和
相应工具的理解，增强学生对基因工程的认知，提高学习效果。

最后，本案设计用的语言较清晰，表达简明易懂；既突出重要概念，又不乏主次分明；语言简洁易懂，但晦涩难懂的词语少；备有的实例足够多，可以让学生更加深入和直观地
理解相关内容和工具的应用。

第1课时基因工程的操作工具第1课时基因工程的操作工具课程一.1 DNA重组技术的基本工具【课前导学】1.1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外赋予生物新的基因特征，创造更符合人们需求的新生物类型和生物产品。

因为基因工程是在水平水平上设计和建造的，所以也被称为基因工程。

二、限制性核酸内切酶1.切割DNA的工具是，也称为。

2、这类酶在生物体内能将外来的dna切断，即能够限制异源dna的侵入并使之失去活力，但对自己的dna却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。

3.由于这种切割是在DNA分子内进行的，因此被称为限制性内切酶（简称限制性内切酶）。

4.DNA分子的限制性内切酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即和。

三、dna连接酶――“分子缝合针”根据DNA连接酶的不同来源，它们可分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为e?colidna连接酶。

e?colidna连接酶只能将连接起来，不能将双链dna片段平末端之间进行连接。

另一种是从T4 DNA连接酶中分离出来的。

T4 DNA连接酶可以“缝合”互补和双链DNA片段，但连接效率相对较低。

四、基因进入受体细胞的载体――“分子运输车”1.在基因操作过程中，载体有两个用途：一是作为载体将目标基因转移到宿主细胞；第二种是利用它在宿主细胞中复制大量目标基因。

2、现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核dna之外的环状dna，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。

3.质粒可以通过细菌之间的连接从一种细菌转移到另一种细菌，这种连接可以复制或整合到细菌假核DNA中，并通过假核DNA的复制进行复制。

4、其他载体还有和等。

5、作为载体必须具备以下条件：能在宿主细胞中复制并稳定保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；它有一些用于筛选的标记基因，如抗生素耐药基因、产品颜色反应基因等[摘要]归纳点1基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果归纳点2基因工程的工具及其比较基因剪接技术或DNA重组技术→ 拼接→ 介绍→ 在生物体外的基因DNA分子水平上表达人类所需的基因产物1。

高一生物基因工程生物技术的安全性和伦理问题试题答案及解析1.下列不属于基因工程最基本工具的是( )A．限制酶B．mRNA C．DNA 连接酶D．运载体【答案】B【解析】基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶和运载体，故ACD正确，B错。

【考点】本题主要考查基因工程的工具，意在考查考生能理解所学知识的要点的能力。

2.下列基因工程的操作顺序，正确的一组是()①目的基因的表达和检测②目的基因与运载体结合③将目的基因导入受体细胞④目的基因的提取A．①②③④B．④③②①C．④②③①D．②③④①【答案】C【解析】基因工程的步骤包括：获取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测和鉴定，故C正确。

【考点】本题主要考查基因工程步骤，意在考查考生能理解所学知识的要点的能力。

3.斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。

具体纯合突变基因（dd）的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。

利用转基因技术将绿色荧光蛋白（G）基因整合到斑马鱼17号染色体上，带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。

未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。

用个体M和N进行如下杂交实验⑴在上述转基因实验中，将G基因与质粒重组，需要的两类酶是和。

将重组质粒显微注射到斑马鱼受精卵中,整合到染色体上的G基因表达后，使胚胎发出绿色荧光。

根据上述杂交实验推测：⑵M的基因型是（选填选项前的符号）a. DDGGb. DDggc. Ddggd. DdGg⑶杂交后，出现红·绿荧光（既有红色又有绿色荧光）胚胎的原因是亲代（填“M”或“N”）的初级精（卵）母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的__________发生了交换，导致染色体上的基因重组。

【答案】⑴限制性核酸内切酶 DNA连接酶选择性⑵ C ⑶N 非姐妹染色单体【解析】（1）基因工程操作过程中需要两类工具酶：限制性核酸内切酶DNA连接酶。

动物细胞工程的受体细胞一般是受精卵。

（2）根据性状可以判断亲本的基因型是D_gg和D_ G_，因为子代出现了绿色荧光（D_G_）和红色荧光（ddgg）的子代胚胎，则亲代M中必定均含有d基因，同时可推出M的基因型是：Ddgg。

基因工程常用的工具有（）
A、限制性核酸内切酶
B、DNA连接酶
C、运载体
D、解旋酶
考点：基因工程的原理及技术
专题：
分析：基因工程至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体．
1、限制酶：主要从原核生物中分离纯化出来．特异性：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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裂．
2、DNA连接酶：DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键．
3、运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒．
解答：解：A、限制性核酸内切酶是基因工程常用的工具之一，A 正确；
B、DNA连接酶是基因工程常用的工具之一，B正确；
C、运载体是基因工程常用的工具之一，C正确；
D、解旋酶参与DNA的复制和转录，不是基因工程的工具，D错误．
故选：ABC．
点评：本题知识点简单，考查基因的工程的原理及技术，要求考生识记基因工程常用的工具，能准确判断各选项，属于考纲识记层次的考查．对于此类试题，需要考生掌握牢固的基础知识．。