1.1DNA重组技术的基本工具(动画很经典)

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。

1．1DNA重组技术的基本工具1．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．不同生物基因能拼接在一起的理论基础是DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。

3．外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。

4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。

5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个核苷酸间的磷酸二酯键。

6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

基因工程的概念及其诞生与发展[自读教材·夯基础]1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的重大突破：①DNA是遗传物质的证明；②DNA双螺旋结构和中心法则的确立；③遗传密码的破译。

(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：①基因转移载体和工具酶相继发现；②DNA合成和测序技术的发明；③DNA体外重组得到实现及重组DNA表达实验获得成功。

(3)基因工程的发展与完善：1983年，世界第一例转基因烟草培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。

1988年PCR 技术的发明，使基因工程进一步发展和完善。

1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么。

提示：基因重组。

2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。

请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么。

提示：生物共用一套遗传密码。

[跟随名师·解疑难]1．对基因工程概念的理解操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切→连接→导入→表达定向地改造生物的遗传性状2．基因工程的原理和理论基础(1)原理：基因重组。

(2)理论基础：①拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。

②表达：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。

基因工程操作的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离出来。

专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1.说出基因工程的概念。

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.说出DNA重组技术所需三种基本工具的作用。

二、学习重点和难点1.学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

2.学习难点：基因工程载体需要具备的条件。

三、学习过程考点一：基因工程的诞生1.实例引入，结合章首文字思考什么是基因工程？并填写下列表格：2.基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？3.哪些基础理论知识和相关科学技术的发展催生了基因工程？（1）基础理论：（2）科学技术：【即时训练】下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育新的农作物优良品种 ( ) A．基因工程技术 B．诱变育种技术 C．杂交育种技术 D．组织培养技术考点二：DNA重组技术的基本工具※限制性核酸内切酶——“分子手术刀”阅读教材P4—5相关内容，思考并讨论：4.DNA重组技术的基本工具有哪些？工具酶是什么？5.限制性核酸内切酶（限制酶）从哪里获得？有什么作用？有何特性？切割后会产生哪些结果？（1）来源：主要从中分离纯化出来的。

（2）特点：具有。

即能识别DNA分子的某种核苷酸序列，使中部位的两个之间的磷酸二酯键断开。

（3）作用位点：（4）作用结果：或【即时训练】下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是（）A．①②B．②③C．③④D．②④※DNA连接酶——“分子缝合针”阅读教材P5—6相关内容，思考并讨论：6. DNA连接酶的作用对象是什么？作用位点是什么？作用结果是什么（1）作用对象：（2）作用位点：（3）作用结果：将存在的两个DNA片段连接成7.两种DNA连接酶的来源和作用有何不同？（1）E.coliDNA连接酶——只能连接（2）（既能连接黏性末端又能连接）※基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”阅读教材P6相关内容，思考并讨论：8.基因工程中使用的载体有哪些？最常用的是哪一种？（1）载体种类：、、等（2）最常用的载体：9.质粒的化学本质是它存在于哪些生物体内？10.作为运载目的基因的载体必须要具备哪些条件？a.能在宿主细胞内并。

1．1DNA重组技术的基本工具一、基因工程的概念和诞生1．基因工程的概念2．基因工程的诞生(1)理论基础①DNA是遗传物质的证明。

②DNA双螺旋结构和中心法则的确立。

③遗传密码的破译：所有生物共用一套遗传密码。

(2)技术支持①基因转移载体的发现：质粒有自我复制能力，并且可以在细胞间转移。

②工具酶的发现：陆续发现了多种限制酶、连接酶以及逆转录酶。

③DNA合成和测序技术、体外重组技术的发明和实现。

④重组DNA表达实验的成功。

(1)通过基因工程产生的变异是不定向的()(2)通过基因工程改造成的生物为新物种()(3)基因工程的原理是基因重组()答案(1)×(2)×(3)√二、基因工程操作的两种工具酶1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类约4 000种特点识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列切割特定核苷酸序列中的特定位点作用断裂特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键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)种类种类来源特点E·coli DNA连接酶大肠杆菌只能“缝合”具有互补黏性末端的双链DNA片段，不能“缝合”双链DNA片段的平末端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(1)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体()(2)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具()(3)限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害()(4)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA()(5)E·coli连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端()(6)限制酶和解旋酶的作用部位相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×归纳总结与DNA相关的五种酶的比较名称作用部位作用结果限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA (水解)酶 磷酸二酯键将DNA 片段水解为单个脱氧核苷酸 解旋酶碱基对之 间的氢键将双链DNA 分子局部解旋为单链，形成两条长链下图中的图1和图2分别表示的是Eco R Ⅰ限制酶和Sma Ⅰ限制酶的作用示意图。