3.1重组DNA技术的基本工具 课件(共32张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3
文档属性
| 名称 | 3.1重组DNA技术的基本工具 课件(共32张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 65.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-11-06 22:08:37 | ||
图片预览
文档简介
(共32张PPT)
3. 1 重组DNA技术的基本工具
第3章 基因工程
重组DNA技术的基本工具
01
基因工程的基本操作程序
02
基因工程的应用
03
蛋白质工程的原理和应用
04
导入——基因工程 P68
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，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。从技术操作层面看，由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。
DNA分子
对基因工程的概念的理解 转基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程
原理
结果
分子运输车
分子手术刀
分子缝合针
导入——基因工程 P68
重组DNA技术、
转基因技术
生物体外
基因
DNA分子水平
剪切→拼接→
导入→表达
基因重组
创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
主要来自原核生物
数千种
▲限制酶不是一种酶，而是一类酶。
来源
种类
特点
GAATTC
CTTAAG
能识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
作用部位
识别序列长度
特定切点上的磷酸二酯键
大多数是6个核苷酸序列
GAATTC
CTTAAG
结果
产生黏性末端或平末端
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
3’
5’
5’
3’
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
EcoR Ⅰ
中轴线
粘性末端
平末端
Sam Ⅰ
黏性末端
平末端
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意1：
EcoRⅠ
……G-A-A-T-T-C……
……C-T-T-A-A-G……
HindⅢ
……A-A-G-C-T-T……
……T-T-C-G-A-A……
BamHⅠ
……G-G-A-T-C-C……
……C-C-T-A-G-G……
TaqⅠ
………T-C-G-A………
………A-G-C-T………
限制酶所识别的序列的特点是：
呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意2：
同种限制酶产生的黏性末端相同，不同的限制酶产生的黏性末端一般不相同。
如何判读黏性末端是不是由同一种限制酶切割？全解P76第5题
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
C
注意3：
……CTACGATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA……
……GATGCTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT……
……CTACGATG
……GATGCTACTTAA
AATTCCCTAA……
GGGATT……
AATTCCGTAG
GGCATCTTAA
黏性
末端
目的基因
在切割含目的基因的DNA分子时，需要在目的基因的
两端都用限制性核酸内切酶切割，会产生4个末端。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意4：
为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？
是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，
或者通过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。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
将双链 DNA双链片段“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 。
E.coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
从大肠杆菌中分离得到
只能链接互补黏性末端
从T4噬菌体中分离得到
黏性末端与平末端均可连接，但连接平末端的效率相对比较低。
作用
种类
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
T4 DNA连接酶
E.coli DNA连接酶
磷酸二酯键
作用部位
★DNA连接酶没有识别特异性
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
★思考：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
相同点：
不同点：
都是催化磷酸二酯键形成的酶
DNA聚合酶连接的是游离的脱氧核苷酸，需要模板；
DNA连接酶连接的是DNA片段。
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
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
归纳总结
几种相关酶的比较全解P79或金版P82
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
碱基对之间
的氢键
将DNA切成两个片段
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链，
形成两条长链
练一练
根据所学知识，完成以下填空：
①限制酶 ②解旋酶 ③DNA连接酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
b
a
A.切断a处的酶为_______
B.连接a处的酶为_______
C.切断b处的酶为_______
①
③④
②
a：磷酸二酯键；b：氢键
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
作用
将目的基因转入受体细胞&在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
通常是用质粒，噬菌体、动植物病毒也可以。
种类
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
最常用的载体——质粒:一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
便于插入（携带）目的基因
☆真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
运载体需具备的条件
①能在受体细胞中稳定保存并复制
②有一个至多个限制酶切割位点
③具有标记基因，便于筛查含有重组DNA分子的细胞
④对受体细胞无害、易分离
用于鉴别和筛选含有
目的基因的受体细胞
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
标记基因的筛选原理
载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
普通培养基
不含抗生素
选择培养基50 g/ml四环素
载体上标记基因的标记原理
练一练
图甲是含有目的基因的外源DNA片段，图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒（阴影部分表示抗生素抗性基因），相关限制酶的作用部位如图所示，现欲培养转基因抗病植株，回答下列问题。
（1）上述操作中不宜选用Sma I，原因是Sma I会破坏__________和_____________。
（2）在基因工程的操作中，不宜选用EcoR I，原因是用EcoR I切割外源DNA片段后，__________________________________________________。
目的基因
抗性基因
目的基因只有一侧含有黏性末端，不能插入到质粒中
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
1、选目的基因两端和运载体都有的酶切位点；
2、所选酶切位点不能破坏目的基因以及标记基因。
方法总结：---选择酶切位点的原则
课堂小结
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、 λ噬菌体衍生物 、动植物病毒
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类:
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类：E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用：把两条双链DNA片段拼接起来
练一练
1.DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。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.只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端
2.在重组DNA技术中,将外源基因送入受体细胞的载体可以是（ ）
A.大肠杆菌的质粒 B.切割DNA分子的酶
C.DNA片段的黏性末端 D.用来识别特定基因的DNA探针
C
A
练一练
2.判断题
(1)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( )
(2)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来( )
(3)E.coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( )
(4)限制酶和解旋酶的作用部位相同( )
(5)质粒是双链环状DNA分子，是基因工程常用的载体。( )
×
×
×
×
√
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
1.实验设计思路：
DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法去除其他成分，对DNA进行提取。
2.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，能溶于2mol/L NaCl溶液。
（3）在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
3.选材：
在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。
4.试剂：
①研磨液
②体积分数为95%的酒精
③2mol/L 的NaCl溶液
④二苯胺试剂
⑤蒸馏水
——含有NaCl、EDTA、SDS、Tris和HCl
——析出DNA
——溶解DNA
——鉴定DNA，要现配现用，水浴加热
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
注意事项
1．以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止血液凝固。
2.利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可直接吸水涨破。
3．加入研磨液后，必须充分研磨，否则细胞核不会充分破碎，释放出的DNA量就会减少。
4．加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
5．预冷的酒精具有以下优点：①可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。
感谢观看
Thank you
3. 1 重组DNA技术的基本工具
第3章 基因工程
重组DNA技术的基本工具
01
基因工程的基本操作程序
02
基因工程的应用
03
蛋白质工程的原理和应用
04
导入——基因工程 P68
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，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。从技术操作层面看，由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。
DNA分子
对基因工程的概念的理解 转基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程
原理
结果
分子运输车
分子手术刀
分子缝合针
导入——基因工程 P68
重组DNA技术、
转基因技术
生物体外
基因
DNA分子水平
剪切→拼接→
导入→表达
基因重组
创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
主要来自原核生物
数千种
▲限制酶不是一种酶，而是一类酶。
来源
种类
特点
GAATTC
CTTAAG
能识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
作用部位
识别序列长度
特定切点上的磷酸二酯键
大多数是6个核苷酸序列
GAATTC
CTTAAG
结果
产生黏性末端或平末端
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
3’
5’
5’
3’
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
EcoR Ⅰ
中轴线
粘性末端
平末端
Sam Ⅰ
黏性末端
平末端
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意1：
EcoRⅠ
……G-A-A-T-T-C……
……C-T-T-A-A-G……
HindⅢ
……A-A-G-C-T-T……
……T-T-C-G-A-A……
BamHⅠ
……G-G-A-T-C-C……
……C-C-T-A-G-G……
TaqⅠ
………T-C-G-A………
………A-G-C-T………
限制酶所识别的序列的特点是：
呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的 ，称为回文序列。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意2：
同种限制酶产生的黏性末端相同，不同的限制酶产生的黏性末端一般不相同。
如何判读黏性末端是不是由同一种限制酶切割？全解P76第5题
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
C
注意3：
……CTACGATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA……
……GATGCTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT……
……CTACGATG
……GATGCTACTTAA
AATTCCCTAA……
GGGATT……
AATTCCGTAG
GGCATCTTAA
黏性
末端
目的基因
在切割含目的基因的DNA分子时，需要在目的基因的
两端都用限制性核酸内切酶切割，会产生4个末端。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
注意4：
为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？
是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，
或者通过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。
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” P71
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
将双链 DNA双链片段“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 。
E.coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
从大肠杆菌中分离得到
只能链接互补黏性末端
从T4噬菌体中分离得到
黏性末端与平末端均可连接，但连接平末端的效率相对比较低。
作用
种类
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
T4 DNA连接酶
E.coli DNA连接酶
磷酸二酯键
作用部位
★DNA连接酶没有识别特异性
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
★思考：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
相同点：
不同点：
都是催化磷酸二酯键形成的酶
DNA聚合酶连接的是游离的脱氧核苷酸，需要模板；
DNA连接酶连接的是DNA片段。
二、DNA连接酶 ——“分子缝合针” P72
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
归纳总结
几种相关酶的比较全解P79或金版P82
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
碱基对之间
的氢键
将DNA切成两个片段
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
将双链DNA分子局部解旋为单链，
形成两条长链
练一练
根据所学知识，完成以下填空：
①限制酶 ②解旋酶 ③DNA连接酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
b
a
A.切断a处的酶为_______
B.连接a处的酶为_______
C.切断b处的酶为_______
①
③④
②
a：磷酸二酯键；b：氢键
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
作用
将目的基因转入受体细胞&在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
通常是用质粒，噬菌体、动植物病毒也可以。
种类
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
最常用的载体——质粒:一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
便于插入（携带）目的基因
☆真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
运载体需具备的条件
①能在受体细胞中稳定保存并复制
②有一个至多个限制酶切割位点
③具有标记基因，便于筛查含有重组DNA分子的细胞
④对受体细胞无害、易分离
用于鉴别和筛选含有
目的基因的受体细胞
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
标记基因的筛选原理
载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
普通培养基
不含抗生素
选择培养基50 g/ml四环素
载体上标记基因的标记原理
练一练
图甲是含有目的基因的外源DNA片段，图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒（阴影部分表示抗生素抗性基因），相关限制酶的作用部位如图所示，现欲培养转基因抗病植株，回答下列问题。
（1）上述操作中不宜选用Sma I，原因是Sma I会破坏__________和_____________。
（2）在基因工程的操作中，不宜选用EcoR I，原因是用EcoR I切割外源DNA片段后，__________________________________________________。
目的基因
抗性基因
目的基因只有一侧含有黏性末端，不能插入到质粒中
三、基因进入受体细胞的载体 ——“分子运输车” P72
1、选目的基因两端和运载体都有的酶切位点；
2、所选酶切位点不能破坏目的基因以及标记基因。
方法总结：---选择酶切位点的原则
课堂小结
限制酶
DNA连接酶
载体
①对受体细胞无害；
②有一个至多个限制酶切割位点；
③有特殊的标记基因；
④能自我复制或能整合到宿主DNA上。
质粒、 λ噬菌体衍生物 、动植物病毒
基因工程的基本工具
作为载体的条件
种类:
磷酸二酯键
来源：
主要来源于原核生物
特点：
作用部位：
具有专一性
结果：
形成黏性末端或平末端
连接部位：磷酸二酯键
种类：E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶
作用：把两条双链DNA片段拼接起来
练一练
1.DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。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.只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端
2.在重组DNA技术中,将外源基因送入受体细胞的载体可以是（ ）
A.大肠杆菌的质粒 B.切割DNA分子的酶
C.DNA片段的黏性末端 D.用来识别特定基因的DNA探针
C
A
练一练
2.判断题
(1)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( )
(2)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来( )
(3)E.coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( )
(4)限制酶和解旋酶的作用部位相同( )
(5)质粒是双链环状DNA分子，是基因工程常用的载体。( )
×
×
×
×
√
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
1.实验设计思路：
DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法去除其他成分，对DNA进行提取。
2.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，能溶于2mol/L NaCl溶液。
（3）在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
3.选材：
在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。
4.试剂：
①研磨液
②体积分数为95%的酒精
③2mol/L 的NaCl溶液
④二苯胺试剂
⑤蒸馏水
——含有NaCl、EDTA、SDS、Tris和HCl
——析出DNA
——溶解DNA
——鉴定DNA，要现配现用，水浴加热
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
四、DNA的粗提取与鉴定 P74
注意事项
1．以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止血液凝固。
2.利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可直接吸水涨破。
3．加入研磨液后，必须充分研磨，否则细胞核不会充分破碎，释放出的DNA量就会减少。
4．加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
5．预冷的酒精具有以下优点：①可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。
感谢观看
Thank you