專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程1．1

DNA重組技術的基本工具1．1DNA重組技術的基本工具學習導航1.了解限制酶及DNA連接酶的來源。2.掌握限制酶及DNA連接酶的作用。

[難點]3.理解載體需具備的條件。

[重點]學習導航新知初探思維啟動一、基因工程基因工程的別名__________________操作環(huán)境生物體外操作對象_________操作水平_________________結果_______________________DNA重組技術基因DNA分子水平新的生物類型和生物產品新知初探思維啟動一、基因工程基因工程的別名_________想一想1．從結構上分析，為什么不同生物的DNA能夠重組？【提示】

(1)基本單位相同。(2)空間結構相同。想一想二、限制性核酸內切酶——“分子手術刀”1.來源：主要來自于___________。2.特點(1)識別雙鏈DNA分子的某種___________序列;(2)使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的_____________斷開。原核生物特定核苷酸磷酸二酯鍵二、限制性核酸內切酶——“分子手術刀”原核生物特定核苷酸磷酸3.作用結果(1)黏性末端：在所識別序列的_____________將DNA的兩條鏈分別切開時形成的末端。(2)平末端：在所識別序列的_________處切開時形成的末端。中心軸線兩側中心軸線3.作用結果中心軸線兩側中心軸線想一想2．限制性核酸內切酶的作用特點體現了酶的哪種特性？【提示】限制性核酸內切酶只能識別特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，這說明了酶具有專一性。想一想三、DNA連接酶——“分子縫合針”1..種類大腸桿菌黏性T4噬菌體平三、DNA連接酶——“分子縫合針”大腸桿菌黏性T4噬菌體平2.作用：將切下的DNA片段“縫合”，恢復被限制酶切開的___________，拼接成新的DNA分子。四、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”1..種類：質粒、__________的衍生物、動植物病毒等。磷酸二酯鍵λ噬菌體2.作用：將切下的DNA片段“縫合”，恢復被限制酶切開的__2.適合作為載體的特點(1)有一個至多個_________切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中。(2)進入受體細胞后，能夠停留在細胞中___________，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA同步復制。(3)有特殊的__________基因，供重組DNA的鑒定和選擇。限制酶自我復制遺傳標記2.適合作為載體的特點限制酶自我復制遺傳標記要點突破講練互動要點一限制性核酸內切酶1.化學本質：蛋白質。2.切割位點：磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵指的是下圖圓圈中的化學鍵,而限制酶切割的只能是箭頭所指處的化學鍵,因為圈中另一個化學鍵屬于一個核苷酸的內部。要點突破講練互動要點一限制性核酸內切酶2013年人教版生物選修3精品ppt課件13.限制酶切出的黏性末端和平末端的比較3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比較4.限制性核酸內切酶與DNA解旋酶的比較(1)相同點：都作用于DNA分子中的化學鍵。(2)不同點：兩者作用部位不同，前者作用于磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，而后者作用于兩個堿基之間的氫鍵。4.限制性核酸內切酶與DNA解旋酶的比較特別提醒黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相同堿基序列而且堿基互補配對的單鏈延伸末端結構，它們能夠通過堿基間的互補配對重新結合，而具有平末端的DNA片段不容易結合。特別提醒黏性末端是指DNA分子在限制酶的作用下形成的具有相限制酶是一種核酸切割酶，可辨識并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如圖為四種限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨識序列。箭頭表示每一種限制酶的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端可以互補黏合，其正確的末端序列應該為(

)例1限制酶是一種核酸切割酶，可辨BamHI

EcoRⅠ

HindⅢ

BglⅡ

↓

↓

↓

↓－GGATCC－－GAATTC－－AAGCTT－－AGATCT－－CCTAGG－－CTTAAG－－TTCGAA－－TCTAGA－

↑

↑

↑

↑BamHIEcoRⅠHiA．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補序列－AATT－B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互補序列－GATC－C．EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補序列－AATT－D．BamHⅠ和BglⅡ;末端互補序列－GATC－A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補序列－AATT－【解析】

A項中BamHⅠ酶切出的末端序列為—GATC—，EcoRⅠ酶切出的末端序列為—AATT—，兩者不互補；B項HindⅢ酶切出的末端序列為—AGCT—，與BamHⅠ酶切出的末端序列不互補；同理可推，C項中也不互補，只有D項中才互補?！敬鸢浮?/p>

D【解析】A項中BamHⅠ酶切出的末端序列為—GATC—，E互動探究(1)分析上述不同限制酶具有不同的識別序列，說明限制酶具有什么特點。(2)不同限制酶切割形成的黏性末端能發(fā)生黏合嗎？借助于什么方式來完成黏合？互動探究【提示】

(1)酶具有專一性。(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互補，通過堿基相互配對形成氫鍵的方式來完成黏合。【提示】(1)酶具有專一性。要點二DNA連接酶1..DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶相同點催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點模板不需要模板需要DNA的一條鏈為模板作用對象游離的DNA片段單個的脫氧核苷酸作用結果形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復制要點二DNA連接酶DNA連接酶DNA聚合酶相同點催化兩個脫2.限制性核酸內切酶與DNA連接酶的比較(1)區(qū)別作用應用限制性核酸內切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于基因表達載體的構建2.限制性核酸內切酶與DNA連接酶的比較作用應用限制性核酸內(2)兩者的關系可表示為：(2)兩者的關系可表示為：下列關于DNA連接酶的作用，敘述正確的是(

)A．能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來，也能將雙鏈DNA分子的黏性末端之間的氫鍵進行連接B．將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵例2下列關于DNA連接酶的作用，敘C．連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D．將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來,重新形成磷酸二酯鍵【解析】

DNA連接酶連接兩個DNA片段,以恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵，而非氫鍵。【答案】

DC．連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵【探規(guī)尋律】幾種酶的作用部位限制性核酸內切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶作用于①部位,DNA解旋酶作用于②部位?！咎揭?guī)尋律】幾種酶的作用部位變式訓練據下圖所示,有關酶功能的敘述錯誤的是(

)變式訓練A．限制性核酸內切酶可以切斷a處B．DNA聚合酶可以連接a處C．解旋酶可以使b處解開D．DNA連接酶可以連接c處解析：選D。限制性核酸內切酶切割DNA分子時破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如題圖a處。DNA聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸A．限制性核酸內切酶可以切斷a處二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶能解開堿基對之間的氫鍵，即使b處解開，DNA連接酶連接的是兩個相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖,形成磷酸二酯鍵,如a處。而圖示的c處連接的是同一個脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶能解開堿基對之間要點三常用的載體——質粒1.來源：質粒主要存在于細菌、酵母菌等生物中。2.結構：是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并且具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子，如下圖所示：要點三常用的載體——質粒3.標記基因：質粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對重組DNA進行鑒定和選擇。4.載體的作用(1)用它作為運載工具，將目的基因送入受體細胞中去。(2)利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。3.標記基因：質粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐特別提醒

(1)主動運輸中載體的化學本質是蛋白質，其作用是運輸離子、氨基酸、核苷酸等物質進出細胞。(2)基因工程中的載體的化學本質是DNA，其作用是攜帶目的基因進入受體細胞。特別提醒(1)主動運輸中載體的化學本質是蛋白質，其作用是運(2012·長沙一中高二質檢)如圖為大腸桿菌及質粒載體的結構模式圖，據圖回答下列問題。例3(2012·長沙一中高二質(1)a代表的物質和質粒的化學本質相同，都是________，二者還具有其他共同點，如①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________(寫出兩條即可)。(1)a代表的物質和質粒的化學本質相同，都是________(2)若質粒DNA分子的切割末端為—A,—TGCGC)，則與之連接的目的基因切割末端應為________；可使用________把質粒和目的基因連接在一起。(3)氨芐青霉素抗性基因在質粒DNA上稱為________，其作用是___________________________________________________________________________________________________。(2)若質粒DNA分子的切割末端為—A,—TGCGC)，則與(4)下列常在基因工程中作為載體的是(

)A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B．土壤農桿菌環(huán)狀RNA分子C．大腸桿菌的質粒D．動物細胞的染色體(4)下列常在基因工程中作為載體的是()【解析】質粒是基因工程中最常用的載體,是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一至多個限制酶切割位點，進入受體細胞后能自主復制，具有標記基因便于重組DNA的鑒定與選擇?！窘馕觥抠|粒是基因工程中最常用的載體,是一種裸露的、結構簡【答案】

(1)DNA能夠自我復制具有遺傳效應(2)(3)標記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C【答案】(1)DNA能夠自我復制具有遺傳效應變式訓練質粒是常用的基因工程載體。如圖是某種天然土壤農桿菌Ti質粒結構示意圖(標示了部分基因及部分限制酶作用位點)，據圖分析下列說法正確的是(

)變式訓練A．圖中的終止子是由三個相鄰堿基組成的終止密碼B