基因工程的基本操作工具

第54讲基因工程的基本工具和基本操作程序课标内容(1)阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。

(2)阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、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与鉴定等步骤。

(3)DNA的粗提取与鉴定实验。

(4)利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。

考点一重组DNA技术的基本工具1.基因工程概述基因工程的理论基础2.重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)①将一个基因从DNA分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。

②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

(2)DNA连接酶①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。

②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。

(3)载体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：(2)切割图示中的目的基因和质粒应选用哪类限制酶？请说明理由。

提示用限制酶Ⅱ切割目的基因，用限制酶Ⅰ切割质粒。

限制酶Ⅰ的识别序列包含限制酶Ⅱ的识别序列，因此限制酶Ⅱ也可切割限制酶Ⅰ的位点，故使用限制酶Ⅱ时，可在目的基因两端同时作切割，从而切出“目的基因”，但若使用限制酶Ⅱ切割质粒，会同时破坏质粒中的两个“标记基因”，故只能使用限制酶Ⅰ切割质粒。

1.限制酶的选择原则(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。

用电场分离DNA片段，根据大小和电荷进行分析。
4
转染
将外源DNA导入目标细胞，通常使用电穿孔或化学方法。
5
筛选
筛选目标细胞中成功转染的细胞，并鉴定其特定特性。
应用案例：植物基因编辑、基因治疗、基 因工程生物制品的生产
植物基因编辑
基因治疗
使用基因工程技术调整植物基因， 提高产量、耐病性和适应性。
通过引入修复基因或抑制异常基 因来治疗遗传性疾病。
基因工程基本工具和基本 操作程序
基因工程的定义与意义。重要工具：限制酶、DNA连接酶、载体。 基本操作 程序：DNA提取、限制酶切、凝胶电泳、转染、筛选、鉴定。 应用案例：植 物基因编辑、基因治疗、基因工程生物制品的生产。未来发展趋势和道德考 虑。
基因工程定义与意义
1 解答生物界之谜
基因工程提供了改变生物 特性的方法，解开了生NA。
载体 (Vector)
用于携带外源DNA进入目标细 胞，如质粒、病毒等。
基本操作程序：DNA提取、限制酶切、凝胶 电泳、转染、筛选、鉴定
1
DNA提取
从生物体中提取DNA，通常使用化学试剂和机械方法。
2
限制酶切
使用限制酶切割DNA，将其分成特定的片段。
3
凝胶电泳
2 促进科学发展
基因工程的研究为其他学 科提供了重要的基础和探 索空间。
3 应用于医学和农业
基因工程技术在医学和农 业领域有广泛的应用，为 人类带来福祉。
重要工具：限制酶、DNA连接酶、载体
限制酶 (Restriction Enzymes)
识别DNA的特定序列并切割， 常用于创造重组DNA。
DNA连接酶 (DNA Ligases)
基因工程生物制品的生产

药物研发
利用基因工程技术研发新 的药物，如基因工程疫苗 和基因编辑药物。
基因工程的伦理和法律问题
基因工程涉及对生命和遗传信息的干预，引发了伦理和法律上的许多争议，如个人隐私、基因歧视、知 情同意等。
总结和展望
基因工程是一项能够改变生命的重大技术，可以为农业和医学带来重要的创 新。然而，我们也要警惕其潜在风险，并加强伦理和法律的管理。
组织培养
利用基因工程技术对植物进行 组织培养，实现无性繁殖、快 速繁殖和种质保存。
生物防治
利用基因工程技术培育具有抗 虫能力的昆虫，实现对农作物 害虫的生物防治。
基因工程在医学领域的应用
基因治疗
利用基因工程技术治疗遗 传性疾病，通过修复或替 代异常基因来恢复正常功 能。
基因诊断
利用基因工程技术检测个 体的基因组信可以将两个DNA 片段连接起来，形成一 个完整的DNA分子。
基因工程的操作程序
1
剪切
使用限制酶剪切DNA链，得到需要的DNA片段。
2
连接
使用连接酶将DNA片段连接成新的DNA分子。
3
转化
将新的DNA分子转化到目标细胞中，使其表达所带有的外源基因。
基因工程在农业领域的应用
转基因作物
通过基因工程技术改变作物的 遗传特性，使其具有抗虫、抗 草药、耐旱等特点。
基因工程的基本工具和操 作程序
基因工程的定义和目的
基因工程是一种通过改变生物体的遗传信息来实现对特定性状的控制的技术。 其目的是改善农业产量、提高医学疗效和推动科学进步。
基因工程的基本工具
1 质粒
2 限制酶
3 连接酶
质粒是一种循环的DNA 分子，可用于携带外源 基因进入目标细胞。

2025人教版高考生物一轮复习课件第61课时1.概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展起来的。

2.阐明重组DNA技术的三种基本工具。

3.阐明基因工程的基本操作程序。

课标要求考情分析1.基因工程的基本工具2023·新课标·T6　2021·全国乙·T38　2021·湖北·T72.基因工程的基本操作程序2023·全国乙·T38　2023·全国甲·T38　2023·湖北·T4　2023·广东·T20　2021·广东·T22内容索引考点一 基因工程的基本工具考点二 基因工程的基本操作程序课时精练1.基因工程的概念DNA分子转基因遗传特性生物类型基因重组2.基因工程的诞生和发展(1)肺炎链球菌转化实验不仅证明了DNA 是遗传物质，还证明了DNA 可在同种生物不同个体之间。

(2)DNA 双螺旋结构的提出和的证明。

(3)中心法则的确立。

(4)的破译。

(5)基因转移载体的发现。

的发现为DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。

转移半保留复制遗传密码限制酶、DNA 连接酶和逆转录酶(6) 体外重组的实现。

(7)重组DNA 表达实验的成功。

(8)DNA 测序和合成技术的发明。

(9) 技术的发明。

(10) 技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。

DNA PCR 基因组编辑3.重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)原核生物数千特定核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键提醒　①限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。

②限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。

③在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。

只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。