3.1.1重组DNA技术的基本工具--课件(共58张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修3
文档属性
| 名称 | 3.1.1重组DNA技术的基本工具--课件(共58张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修3 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-10 00:00:00 | ||
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文档简介
(共58张PPT)
问题探讨
1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。那么为什么传统的杂交育种方法培育不出来抗虫棉？
一、基因工程的理论基础
Bt抗虫蛋白基因提取
Bt抗虫蛋白基因与载体DNA连接
Bt抗虫蛋白基因导入受体细胞
基因工程是指按照人们的愿望，通过__________等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。
转基因
载体
（P67章首页）
一、基因工程的理论基础
基因工程是指按照人们的愿望，通过__________等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。
转基因
操作环境
操作对象
操作水平
结 果
原 理
优 点
别名
生物体外
基因
符合人类需要的新的生物类型和生物产品
基因重组
克服远缘杂交不亲和障碍、_________改造生物的遗传性状
DNA分子水平
定向
重组DNA技术
1.基因是什么？
2.基因的功能是什么？
基因通过控制蛋白质的合成，直接或间接控制生物的性状。
转录
DNA
mRNA
蛋白质
翻译
（RNA聚合酶）
—体现相关的生物性状
基因是有遗传效应的DNA片段。
知识巩固-基因
一、基因工程的理论基础
Q1.为什么苏云金杆菌的DNA分子能够和棉花植物的DNA分子拼接起来？
(1)DNA的基本组成单位都是_________________________。
(2)双链DNA分子的空间结构都是________________________。
(3)DNA分子都遵循 原则
四种脱氧核苷酸
规则的双螺旋结构
碱基互补配对
①组成元素:
② DNA中文全称:
③基本单位:
脱氧核糖核酸
C H O N P
脱氧核糖核苷酸
= 磷酸 + 脱氧核糖 + 含氮碱基
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
1′
4′
3′
2′
5′
A T G C
脱氧核苷酸
(4种)
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
知识回顾——DNA
脱氧
核糖
A
磷酸
脱氧
核糖
G
磷酸
脱氧
核糖
T
磷酸
T
磷酸
脱氧
核糖
C
磷酸
脱氧
核糖
A
磷酸
脱氧
核糖
氢键
磷酸二酯键
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
3′
5′
3′
5′
3′
5′
3′
5′
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
② 和 交替连接，排列在外侧，构成 ； 排列在内侧。
③两条链上的碱基通过 连接成碱基对，且遵循 。
①DNA是由两条单链组成的，这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基
基本骨架
氢键
碱基互补配对原则
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
立体结构:规则双螺旋
一、基因工程的理论基础
Q1.为什么苏云金杆菌的DNA分子能够和棉花植物的DNA分子拼接起来？
(1)DNA的基本组成单位都是_________________________。
(2)双链DNA分子的空间结构都是________________________。
(3)DNA分子都遵循 原则
四种脱氧核苷酸
规则的双螺旋结构
碱基互补配对
Q2.为什么苏云金杆菌的基因可以在棉花细胞内表达并合成正确的蛋白质呢？
(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。
(2)遗传信息的传递都遵循______________。
(3)生物界共用一套_________________。
中心法则
遗传密码
二、重组DNA技术的基本工具
“分子运输车”
“分子手术刀”
“分子缝合针”
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
思考：1.剪刀破坏的是DNA的什么结构？
磷酸二酯键,形成若干个DNA片段
2.剪刀属于哪种“分子工具”？
3.使用DNA水解酶可以吗？
通过磷酸二酯键相连
氢键
酶
不可以，DNA水解酶会将DNA水解成单个脱氧核糖核苷酸
… Bt …
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGAATTCCGGATCC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCTTAAGG CCTAGG…5’
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
1、来源：
2、种类：
主要来自原核生物
3、特点：
数千种
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。
（限制酶不是一种酶，而是一类酶）
①
②
③
4、作用部位：
特定切点上的磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
5、作用结果：
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
限制酶(EcoRⅠ)能识别 序列，并在 和 之间切开
键,形成 末端。
-GAATTC-
-CTTAAG-
G
A
黏性
磷酸二酯
EcoR I
5'
5'
3'
3'
黏性末端
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分别切开，带有几个伸出（未配对）的核苷酸，这样的切口叫黏性末端。
限制酶名字的由来
资料卡
是用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。
例如：
大肠杆菌（Escherichia coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶: 。
粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）中分离出的第一个限制酶: 。
EcoRⅠ
SmaⅠ
练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶，则分别命名为: 。
HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
5、作用结果：
Sma I
5'
5'
3'
3'
平末端
限制酶(SmaⅠ)能识别 序列,并在 和 之间切割形成 ___末端 。
-CCCGGG-
-GGGCCC-
G
C
平
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
作用结果:
形成黏性末端和平末端
BamHⅠ EcoRⅠ__________________________
Hind Ⅲ Bgl Ⅱ _________________________
1.写出下列限制酶切割形成的末端序列
-G
-CCTAG-
-G
-CTTAA-
-A
-TTCGA-
-A
-TCTAG-
学以致用
or
-GATCC
G-
or
-AATTC
G-
or
-AGCTT
A-
or
-GATCT
A-
【思考】同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？
不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？
相同
可能会相同
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
6、识别序列的特点：
(3)限制酶所识别的序列反向对称重复排列。
(1)限制酶具有________性。一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
(2)同一种限制酶一定能切出_______黏性末端，不同限制酶可能切出_________黏性末端，同样能连接。
回文序列
专一
相同的
相同的
BamHⅠ
EcoRⅠ
Hind Ⅲ
Bgld Ⅱ
2.以下黏性末端是由_____种限制酶作用产生的
3
学以致用
思考1：推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。
思考2：试推测限制酶为什么不会切割细菌自身的DNA？
含有某种限制酶的细菌的DNA分子不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰（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。）
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身安全。
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
Q1.要获得目的基因Bt要用限制酶切几个切口 要断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
2个切口,断开4个磷酸二酯键;产生4个游离的磷酸基团;产生4个黏性末端;消耗4分子水。
使用相同的限制酶处理外源DNA
Q3.如果要在不同的外源DNA上，创造出相同的黏性（平）末端,要怎样操作？
Q2.要获得Bt的DNA片段, 应使用哪种限制酶？
EcoR Ⅰ
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
或者EcoR Ⅰ & Bam H I
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
(1)通过基因工程产生的变异是不定向的( )
(2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( )
(4)限制酶和解旋酶的作用部位相同( )
判断正误
×
×
×
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
Q1.要获得目的基因Bt要用限制酶切几个切口 要断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
2个切口,断开4个磷酸二酯键;产生4个游离的磷酸基团;产生4个黏性末端;消耗4分子水。
使用相同的限制酶处理外源DNA
Q3.如果要在不同的外源DNA上，创造出相同的黏性（平）末端,要怎样操作？
Q2.要获得Bt的DNA片段, 应使用哪种限制酶？
EcoR Ⅰ
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
或者EcoR Ⅰ & Bam H I
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
二、重组DNA技术的基本工具
任务二：认识载体-“分子运输车”
项目 内容
化学本质
作用
载体类型
条件 假如目的基因导入受体细胞后不能复制，转基因生物是否能产生预想的形状？
如果载体上没有酶切位点会怎样？
霍乱弧菌的质粒上多个限制酶切割位点，能用它做载体吗？
如何确定目的基因是否进入受体细胞中？
DNA分子
将外源基因导入受体细胞
动植物病毒、噬菌体、质粒
对受体细胞无毒害作用
具有一个至多个酶切位点
稳定存在并能够自我复制或者整合到受体DNA上
具有特殊的标记基因
常用载体：质粒
(1)化学本质：是一种裸露、结构简单、独立于 或__________________
外，具有 能力的 。
真核细胞细胞核
原核细胞拟核DNA
自我复制
环状双链DNA
(2)基因工程中使用质粒的特点：在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上进行过__________的。
人工改造
二、重组DNA技术的基本工具
任务二：认识载体-“分子运输车”
标记基因通常有：
①抗生素的抗性基因，如：抗氨苄青霉素基因(ampr)、抗四环素基因(tetr)。
②荧光蛋白基因，如：绿色荧光蛋白基因(GFP)、红色荧光蛋白基因(RFP)。
二、重组DNA技术的基本工具
活动：模型构建：重组DNA分子的构建
以下是质粒的结构图
Q1.需要使用几个限制酶来切割质粒？
最少使用1个，也可以使用2个。
Q2. 使用哪种限制酶来切割质粒？
单独用EcoR I或者同时用EcoR I和Bam H I
用EcoR Ⅰ或者EcoR Ⅰ & Bam H I来酶切得到目的基因
二、重组DNA技术的基本工具
活动：模型构建：重组DNA分子的构建
请先用EcoR Ⅰ酶切质粒和目的基因；
再尝试用EcoR Ⅰ & Bam H I同时酶切质粒和目的基因
5’…TATGATCTGTAAGGAATTCCCGATTACGGATCCAGACCATCTA...3’
3’....ATACTAGACATTCCTTAAGGGCTAATGCCTAGGTCTGGTAGAT...5’
质粒
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
1.某细菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
插入点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A.①是c；②是b；③是a B.①是a和b；②是a；③是b
C.①是a和b；②是b；③是a D.①是c；②是a；③是b
学以致用
√
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：切开的黏性末端或平末端如何连接起来呢？
2.作用：
将 “缝合”起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的______________。
双链DNA片段
限制酶
磷酸二酯键
1.概念：
能够将 连接起来的酶，称之为DNA连接酶。
两个DNA片段
3.种类和差别：
类型
来源
功能 只缝合____________ 缝合_________和_________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端(效率较低)
磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
E.coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
①…CTGCA …G
②…C
…GTTAA
③ G…
ACGTC…
④ AATTC…
G…
A. ①③；②④ B. ①②；③④ C. ①④；②③ D.以上都不对
以下哪些末端能够重新组合在一起？
学以致用
① ③连接在一起后，____________（能/不能）再被限制酶识别。
② ④ 连接在一起后，____________（能/不能）再被限制酶识别。
能
不能
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶作用对象：
两个DNA片段
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA聚合酶作用对象：
单个脱氧核糖核苷酸
A
A
T
G
A
T
T
C
DNA聚合酶
DNA母链
项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
2.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、
DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③②
C
学以致用
总结归纳
几种相关酶的比较
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
解旋酶
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
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
基因工程
DNA
复制
二、重组DNA技术的基本工具
1.(2024·天津耀华中学高二期中)以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是
典题应用
A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的
B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的
C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子
D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键
√
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
课堂小结
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
一、概念检测
练习与应用
1. 基因工程的诞生和发展
① 别名: 。
② 原理: 。
③ 操作对象: 。
④ 操作水平: 。
⑤ 操作环境: 生物 （体内/体外）进行
⑥ 结果： 。
⑦ 优点： (1) 。
(2) 等。
基因重组（广义）
DNA分子水平
重组DNA技术
基因
体外
创造出符合人们需要的生物类型和生物产品
定向改造生物性状（目的性强）
克服远缘杂交不亲和的障碍
知识回顾
Q.什么是重组DNA分子？
知识回顾
Bt抗虫蛋白基因提取
Bt抗虫蛋白基因与载体DNA连接
Bt抗虫蛋白基因导入受体细胞
载体
两个DNA片段用DNA连接酶在体外连接在一起，即DNA分子的体外重组，这种重新组合的DNA称为重组DNA。将目的基因（外源DNA分子）到适当的载体上，也叫重组质粒。
重组DNA（重组质粒）
受体
2. 重组DNA技术的基本工具
知识回顾
1.“分子手术刀”——
1）来源：
2）作用：
3）作用结果：
2.“分子缝合线”——
1）作用：
2）分类：
3.“分子运输车”——
1）作用：
2）种类：
3）应具备条件：
限制酶（限制性内切核酸酶）
产生黏性末端、平末端
DNA连接酶
将不同的DNA片段连接起来
磷酸二酯键
将外源基因送入受体细胞
质粒（最常用）、噬菌体、动植物病毒
E.Coli DNA连接酶、T4DNA连接酶（来源、区别？）
主要从原核生物中分离纯化出来。
载体
识别特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开。
作用部位：
②能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。
①有一个至多个限制酶切割位点
③具有标记基因
④对受体细胞无害
——便于重组DNA分子的筛选
——供外源DNA片段（目的基因）插入其中
2.作用：
将 “缝合”起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的______________。
双链DNA片段
限制酶
磷酸二酯键
1.概念：
能够将 连接起来的酶，称之为DNA连接酶。
两个DNA片段
3.种类和差别：
类型
来源
功能 只缝合____________ 缝合_________和_________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端(效率较低)
磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
E.coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
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
P74 一、概念检测
练习与应用
学以致用
考点一：辨析酶
思考1：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶作用对象：
两个DNA片段
思考1：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA聚合酶作用对象：
单个脱氧核糖核苷酸
A
A
T
G
A
T
T
C
DNA聚合酶
DNA母链
考点一：辨析酶
项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
考点一：辨析酶
DNA连接酶和DNA聚合酶的比较
总结归纳
几种相关酶的比较
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
解旋酶
RNA聚合酶
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
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
基因工程
DNA
复制
磷酸二酯键
将单个核糖核苷酸依次连接到RNA链末端
DNA
转录
考点一：辨析酶
1.(2024·天津耀华中学高二期中)以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是
典题应用
A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的
B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的
C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子
D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键
√
考点二：限制酶的选择技巧
若要将抗病基因和质粒连接在一起形成重组质粒，要怎么做？
①应选择切点位于目的基因_______的限制酶，不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
思路：质粒和目的基因要具有相同的黏性末端才能连接起来。
两端
③为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点，如图乙)
② 获取一个目的基因需限制酶切割_____次，共产生____个游离的磷酸基团
两
4
练习与应用
课本P74 拓展应用2. 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ , XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。
(1)哪种限制酶切割B片段产生的DNA片段能与限制酶SpeⅠ切割A片段产生
的DNA片段相连接？为什么？
XbaⅠ 因为XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端。
考点二：限制酶的选择技巧
练习与应用
课本P74 拓展应用2. 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ , XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。
(2)不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，这在基因工程操作中有什么意义？
识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶(目的基因的核苷酸序列中不能有它的识别序列)来获取目的基因。
考点二：限制酶的选择技巧
(1)根据图3分别写出BglⅡ与BamHⅠ酶切后形成的末端序列：_________
_____________、 。
小本T15
(3)BglⅡ酶切后的质粒X与BamHⅠ酶切后的目的基因Y能够连接的原因是 。
酶切后产生相同的黏性末端，并遵循碱基互补配对原则
(2)使用BglⅡ处理重组质粒，可以得到 。
长度为3300 bp的环状DNA
经BglⅡ酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因形成的重组DNA分子上没有BglⅡ酶的识别序列，因此使用BglⅡ处理重组质粒，得到是长度为3 300 bp的环状DNA。
小本T15
(4)将连接后的产物转入一种Z细菌，Z细菌对卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培养基中培养。要筛选含有重组质粒的Z细菌，应选择___
_____________________的培养基。
含
卡那霉素但不含亮氨酸
① 在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过_____________的
② λ噬菌体的衍生物或某些动植物病毒作为运载体利用的原理是 .病毒对宿主细胞的侵染具有一定的组织特异性性____________________________________。
如新冠病毒可以入侵哺乳动物的肺部细胞
高考题：若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用 作为载体，其原因是 。
噬菌体
噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕
考点三：载体的选择技巧
人工改造
病毒能够入侵宿主细胞，并完成DNA复制
问题探讨
1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。那么为什么传统的杂交育种方法培育不出来抗虫棉？
一、基因工程的理论基础
Bt抗虫蛋白基因提取
Bt抗虫蛋白基因与载体DNA连接
Bt抗虫蛋白基因导入受体细胞
基因工程是指按照人们的愿望，通过__________等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。
转基因
载体
（P67章首页）
一、基因工程的理论基础
基因工程是指按照人们的愿望，通过__________等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。
转基因
操作环境
操作对象
操作水平
结 果
原 理
优 点
别名
生物体外
基因
符合人类需要的新的生物类型和生物产品
基因重组
克服远缘杂交不亲和障碍、_________改造生物的遗传性状
DNA分子水平
定向
重组DNA技术
1.基因是什么？
2.基因的功能是什么？
基因通过控制蛋白质的合成，直接或间接控制生物的性状。
转录
DNA
mRNA
蛋白质
翻译
（RNA聚合酶）
—体现相关的生物性状
基因是有遗传效应的DNA片段。
知识巩固-基因
一、基因工程的理论基础
Q1.为什么苏云金杆菌的DNA分子能够和棉花植物的DNA分子拼接起来？
(1)DNA的基本组成单位都是_________________________。
(2)双链DNA分子的空间结构都是________________________。
(3)DNA分子都遵循 原则
四种脱氧核苷酸
规则的双螺旋结构
碱基互补配对
①组成元素:
② DNA中文全称:
③基本单位:
脱氧核糖核酸
C H O N P
脱氧核糖核苷酸
= 磷酸 + 脱氧核糖 + 含氮碱基
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
1′
4′
3′
2′
5′
A T G C
脱氧核苷酸
(4种)
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
知识回顾——DNA
脱氧
核糖
A
磷酸
脱氧
核糖
G
磷酸
脱氧
核糖
T
磷酸
T
磷酸
脱氧
核糖
C
磷酸
脱氧
核糖
A
磷酸
脱氧
核糖
氢键
磷酸二酯键
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
3′
5′
3′
5′
3′
5′
3′
5′
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
② 和 交替连接，排列在外侧，构成 ； 排列在内侧。
③两条链上的碱基通过 连接成碱基对，且遵循 。
①DNA是由两条单链组成的，这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基
基本骨架
氢键
碱基互补配对原则
脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链的呢？
知识回顾——DNA
立体结构:规则双螺旋
一、基因工程的理论基础
Q1.为什么苏云金杆菌的DNA分子能够和棉花植物的DNA分子拼接起来？
(1)DNA的基本组成单位都是_________________________。
(2)双链DNA分子的空间结构都是________________________。
(3)DNA分子都遵循 原则
四种脱氧核苷酸
规则的双螺旋结构
碱基互补配对
Q2.为什么苏云金杆菌的基因可以在棉花细胞内表达并合成正确的蛋白质呢？
(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。
(2)遗传信息的传递都遵循______________。
(3)生物界共用一套_________________。
中心法则
遗传密码
二、重组DNA技术的基本工具
“分子运输车”
“分子手术刀”
“分子缝合针”
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
思考：1.剪刀破坏的是DNA的什么结构？
磷酸二酯键,形成若干个DNA片段
2.剪刀属于哪种“分子工具”？
3.使用DNA水解酶可以吗？
通过磷酸二酯键相连
氢键
酶
不可以，DNA水解酶会将DNA水解成单个脱氧核糖核苷酸
… Bt …
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGAATTCCGGATCC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCTTAAGG CCTAGG…5’
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
1、来源：
2、种类：
主要来自原核生物
3、特点：
数千种
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。
（限制酶不是一种酶，而是一类酶）
①
②
③
4、作用部位：
特定切点上的磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
5、作用结果：
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
限制酶(EcoRⅠ)能识别 序列，并在 和 之间切开
键,形成 末端。
-GAATTC-
-CTTAAG-
G
A
黏性
磷酸二酯
EcoR I
5'
5'
3'
3'
黏性末端
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分别切开，带有几个伸出（未配对）的核苷酸，这样的切口叫黏性末端。
限制酶名字的由来
资料卡
是用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。
例如：
大肠杆菌（Escherichia coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶: 。
粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）中分离出的第一个限制酶: 。
EcoRⅠ
SmaⅠ
练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶，则分别命名为: 。
HindⅠ、HindⅡ、 HindⅢ
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
5、作用结果：
Sma I
5'
5'
3'
3'
平末端
限制酶(SmaⅠ)能识别 序列,并在 和 之间切割形成 ___末端 。
-CCCGGG-
-GGGCCC-
G
C
平
当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
作用结果:
形成黏性末端和平末端
BamHⅠ EcoRⅠ__________________________
Hind Ⅲ Bgl Ⅱ _________________________
1.写出下列限制酶切割形成的末端序列
-G
-CCTAG-
-G
-CTTAA-
-A
-TTCGA-
-A
-TCTAG-
学以致用
or
-GATCC
G-
or
-AATTC
G-
or
-AGCTT
A-
or
-GATCT
A-
【思考】同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？
不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？
相同
可能会相同
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
6、识别序列的特点：
(3)限制酶所识别的序列反向对称重复排列。
(1)限制酶具有________性。一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
(2)同一种限制酶一定能切出_______黏性末端，不同限制酶可能切出_________黏性末端，同样能连接。
回文序列
专一
相同的
相同的
BamHⅠ
EcoRⅠ
Hind Ⅲ
Bgld Ⅱ
2.以下黏性末端是由_____种限制酶作用产生的
3
学以致用
思考1：推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？
原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。
思考2：试推测限制酶为什么不会切割细菌自身的DNA？
含有某种限制酶的细菌的DNA分子不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰（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。）
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身安全。
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
Q1.要获得目的基因Bt要用限制酶切几个切口 要断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
2个切口,断开4个磷酸二酯键;产生4个游离的磷酸基团;产生4个黏性末端;消耗4分子水。
使用相同的限制酶处理外源DNA
Q3.如果要在不同的外源DNA上，创造出相同的黏性（平）末端,要怎样操作？
Q2.要获得Bt的DNA片段, 应使用哪种限制酶？
EcoR Ⅰ
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
或者EcoR Ⅰ & Bam H I
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
(1)通过基因工程产生的变异是不定向的( )
(2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( )
(4)限制酶和解旋酶的作用部位相同( )
判断正误
×
×
×
二、重组DNA技术的基本工具
任务一：认识限制性内切核酸酶-“分子手术刀”
Q1.要获得目的基因Bt要用限制酶切几个切口 要断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
2个切口,断开4个磷酸二酯键;产生4个游离的磷酸基团;产生4个黏性末端;消耗4分子水。
使用相同的限制酶处理外源DNA
Q3.如果要在不同的外源DNA上，创造出相同的黏性（平）末端,要怎样操作？
Q2.要获得Bt的DNA片段, 应使用哪种限制酶？
EcoR Ⅰ
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
或者EcoR Ⅰ & Bam H I
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
二、重组DNA技术的基本工具
任务二：认识载体-“分子运输车”
项目 内容
化学本质
作用
载体类型
条件 假如目的基因导入受体细胞后不能复制，转基因生物是否能产生预想的形状？
如果载体上没有酶切位点会怎样？
霍乱弧菌的质粒上多个限制酶切割位点，能用它做载体吗？
如何确定目的基因是否进入受体细胞中？
DNA分子
将外源基因导入受体细胞
动植物病毒、噬菌体、质粒
对受体细胞无毒害作用
具有一个至多个酶切位点
稳定存在并能够自我复制或者整合到受体DNA上
具有特殊的标记基因
常用载体：质粒
(1)化学本质：是一种裸露、结构简单、独立于 或__________________
外，具有 能力的 。
真核细胞细胞核
原核细胞拟核DNA
自我复制
环状双链DNA
(2)基因工程中使用质粒的特点：在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上进行过__________的。
人工改造
二、重组DNA技术的基本工具
任务二：认识载体-“分子运输车”
标记基因通常有：
①抗生素的抗性基因，如：抗氨苄青霉素基因(ampr)、抗四环素基因(tetr)。
②荧光蛋白基因，如：绿色荧光蛋白基因(GFP)、红色荧光蛋白基因(RFP)。
二、重组DNA技术的基本工具
活动：模型构建：重组DNA分子的构建
以下是质粒的结构图
Q1.需要使用几个限制酶来切割质粒？
最少使用1个，也可以使用2个。
Q2. 使用哪种限制酶来切割质粒？
单独用EcoR I或者同时用EcoR I和Bam H I
用EcoR Ⅰ或者EcoR Ⅰ & Bam H I来酶切得到目的基因
二、重组DNA技术的基本工具
活动：模型构建：重组DNA分子的构建
请先用EcoR Ⅰ酶切质粒和目的基因；
再尝试用EcoR Ⅰ & Bam H I同时酶切质粒和目的基因
5’…TATGATCTGTAAGGAATTCCCGATTACGGATCCAGACCATCTA...3’
3’....ATACTAGACATTCCTTAAGGGCTAATGCCTAGGTCTGGTAGAT...5’
质粒
以下是常见的几种限制酶的识别序列及酶切位点
EcoR Ⅰ ：G↓AATTC Bam H Ⅰ ：G↓GATCC Sma Ⅰ ：CCC ↓GGG
5’… GAATTCCCGGGAGA…CCCGGG…G CCCGGGGGATCCGAATTC …3’
3’… CTTAAGGGCCCTCT …目的基因… CGGGCCCCCTAGGCTTAAG …5’
… Bt …
1.某细菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
插入点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A.①是c；②是b；③是a B.①是a和b；②是a；③是b
C.①是a和b；②是b；③是a D.①是c；②是a；③是b
学以致用
√
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：切开的黏性末端或平末端如何连接起来呢？
2.作用：
将 “缝合”起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的______________。
双链DNA片段
限制酶
磷酸二酯键
1.概念：
能够将 连接起来的酶，称之为DNA连接酶。
两个DNA片段
3.种类和差别：
类型
来源
功能 只缝合____________ 缝合_________和_________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端(效率较低)
磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
E.coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
①…CTGCA …G
②…C
…GTTAA
③ G…
ACGTC…
④ AATTC…
G…
A. ①③；②④ B. ①②；③④ C. ①④；②③ D.以上都不对
以下哪些末端能够重新组合在一起？
学以致用
① ③连接在一起后，____________（能/不能）再被限制酶识别。
② ④ 连接在一起后，____________（能/不能）再被限制酶识别。
能
不能
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶作用对象：
两个DNA片段
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
思考：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA聚合酶作用对象：
单个脱氧核糖核苷酸
A
A
T
G
A
T
T
C
DNA聚合酶
DNA母链
项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
2.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、
DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③②
C
学以致用
总结归纳
几种相关酶的比较
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
解旋酶
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
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
基因工程
DNA
复制
二、重组DNA技术的基本工具
1.(2024·天津耀华中学高二期中)以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是
典题应用
A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的
B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的
C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子
D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键
√
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
课堂小结
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
一、概念检测
练习与应用
1. 基因工程的诞生和发展
① 别名: 。
② 原理: 。
③ 操作对象: 。
④ 操作水平: 。
⑤ 操作环境: 生物 （体内/体外）进行
⑥ 结果： 。
⑦ 优点： (1) 。
(2) 等。
基因重组（广义）
DNA分子水平
重组DNA技术
基因
体外
创造出符合人们需要的生物类型和生物产品
定向改造生物性状（目的性强）
克服远缘杂交不亲和的障碍
知识回顾
Q.什么是重组DNA分子？
知识回顾
Bt抗虫蛋白基因提取
Bt抗虫蛋白基因与载体DNA连接
Bt抗虫蛋白基因导入受体细胞
载体
两个DNA片段用DNA连接酶在体外连接在一起，即DNA分子的体外重组，这种重新组合的DNA称为重组DNA。将目的基因（外源DNA分子）到适当的载体上，也叫重组质粒。
重组DNA（重组质粒）
受体
2. 重组DNA技术的基本工具
知识回顾
1.“分子手术刀”——
1）来源：
2）作用：
3）作用结果：
2.“分子缝合线”——
1）作用：
2）分类：
3.“分子运输车”——
1）作用：
2）种类：
3）应具备条件：
限制酶（限制性内切核酸酶）
产生黏性末端、平末端
DNA连接酶
将不同的DNA片段连接起来
磷酸二酯键
将外源基因送入受体细胞
质粒（最常用）、噬菌体、动植物病毒
E.Coli DNA连接酶、T4DNA连接酶（来源、区别？）
主要从原核生物中分离纯化出来。
载体
识别特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开。
作用部位：
②能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。
①有一个至多个限制酶切割位点
③具有标记基因
④对受体细胞无害
——便于重组DNA分子的筛选
——供外源DNA片段（目的基因）插入其中
2.作用：
将 “缝合”起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的______________。
双链DNA片段
限制酶
磷酸二酯键
1.概念：
能够将 连接起来的酶，称之为DNA连接酶。
两个DNA片段
3.种类和差别：
类型
来源
功能 只缝合____________ 缝合_________和_________________
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌
T4噬菌体
黏性末端
黏性末端
平末端(效率较低)
磷酸二酯键
二、重组DNA技术的基本工具
任务三：认识DNA连接酶-“分子缝合针”
E.coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
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
P74 一、概念检测
练习与应用
学以致用
考点一：辨析酶
思考1：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA连接酶作用对象：
两个DNA片段
思考1：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
DNA聚合酶作用对象：
单个脱氧核糖核苷酸
A
A
T
G
A
T
T
C
DNA聚合酶
DNA母链
考点一：辨析酶
项目 DNA连接酶 DNA聚合酶
相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板
作用对象
作用结果
用途
都能催化形成磷酸二酯键
都是蛋白质
不需要
需要DNA的一条链作模板
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
考点一：辨析酶
DNA连接酶和DNA聚合酶的比较
总结归纳
几种相关酶的比较
名称 作用部位 作用结果
限制酶
DNA连接酶
DNA聚合酶
解旋酶
RNA聚合酶
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
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
基因工程
DNA
复制
磷酸二酯键
将单个核糖核苷酸依次连接到RNA链末端
DNA
转录
考点一：辨析酶
1.(2024·天津耀华中学高二期中)以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是
典题应用
A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的
B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的
C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子
D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键
√
考点二：限制酶的选择技巧
若要将抗病基因和质粒连接在一起形成重组质粒，要怎么做？
①应选择切点位于目的基因_______的限制酶，不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
思路：质粒和目的基因要具有相同的黏性末端才能连接起来。
两端
③为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点，如图乙)
② 获取一个目的基因需限制酶切割_____次，共产生____个游离的磷酸基团
两
4
练习与应用
课本P74 拓展应用2. 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ , XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。
(1)哪种限制酶切割B片段产生的DNA片段能与限制酶SpeⅠ切割A片段产生
的DNA片段相连接？为什么？
XbaⅠ 因为XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端。
考点二：限制酶的选择技巧
练习与应用
课本P74 拓展应用2. 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ , XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。
(2)不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，这在基因工程操作中有什么意义？
识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶(目的基因的核苷酸序列中不能有它的识别序列)来获取目的基因。
考点二：限制酶的选择技巧
(1)根据图3分别写出BglⅡ与BamHⅠ酶切后形成的末端序列：_________
_____________、 。
小本T15
(3)BglⅡ酶切后的质粒X与BamHⅠ酶切后的目的基因Y能够连接的原因是 。
酶切后产生相同的黏性末端，并遵循碱基互补配对原则
(2)使用BglⅡ处理重组质粒，可以得到 。
长度为3300 bp的环状DNA
经BglⅡ酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因形成的重组DNA分子上没有BglⅡ酶的识别序列，因此使用BglⅡ处理重组质粒，得到是长度为3 300 bp的环状DNA。
小本T15
(4)将连接后的产物转入一种Z细菌，Z细菌对卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培养基中培养。要筛选含有重组质粒的Z细菌，应选择___
_____________________的培养基。
含
卡那霉素但不含亮氨酸
① 在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过_____________的
② λ噬菌体的衍生物或某些动植物病毒作为运载体利用的原理是 .病毒对宿主细胞的侵染具有一定的组织特异性性____________________________________。
如新冠病毒可以入侵哺乳动物的肺部细胞
高考题：若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用 作为载体，其原因是 。
噬菌体
噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕
考点三：载体的选择技巧
人工改造
病毒能够入侵宿主细胞，并完成DNA复制