1、專題1 基因工程,專題1 基因工程,11DNA重組技術(shù)的基本工具,學(xué)習(xí)導(dǎo)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,一、基因工程,DNA重組技術(shù),基因,DNA分子水平,新的生物類型和生物產(chǎn)品,想一想 1從結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)相同。,二、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)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,3.作用結(jié)果 (1)黏性

2、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(cè),中心軸線,想一想 2限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點體現(xiàn)了酶的哪種特性？ 【提示】限制性核酸內(nèi)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。,三、DNA連接酶“分子縫合針” 1.種類,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(fù)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(zhì)粒、_的衍生物、動植物病毒等。,磷酸二酯鍵,噬菌體,2.適合作為載體的特點 (1)有一個至多個

3、_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(fù)制。 (3)有特殊的_基因，供重組DNA的鑒定和選擇。,限制酶,自我復(fù)制,遺傳標(biāo)記,要點一限制性核酸內(nèi)切酶 1.化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。 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(xué)鍵,而限制酶切割的只能是箭頭所指處的化學(xué)鍵,因為圈中另一個化學(xué)鍵屬于一個核苷酸的內(nèi)部。,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(nèi)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(xué)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

4、間的磷酸二酯鍵，而后者作用于兩個堿基之間的氫鍵。,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(jié)構(gòu)，它們能夠通過堿基間的互補配對重新結(jié)合，而具有平末端的DNA片段不容易結(jié)合。,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BamH I，EcoR I，Hind以及Bgl 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(yīng)該為(),BamH I EcoR Hind Bgl GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCT CCTAGGCT

5、TAAGTTCGAATCTAGA ,ABamH和EcoR；末端互補序列AATT BBamH和Hind；末端互補序列GATC CEcoR和Hind;末端互補序列AATT DBamH和Bgl;末端互補序列GATC,【解析】A項中BamH酶切出的末端序列為GATC，EcoR酶切出的末端序列為AATT，兩者不互補；B項Hind酶切出的末端序列為AGCT，與BamH 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。 【答案】D,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？,【

6、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。,要點二DNA連接酶 1.DNA連接酶與DNA聚合酶的比較,2.限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較 (1)區(qū)別,(2)兩者的關(guān)系可表示為：,下列關(guān)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,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

7、恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵，而非氫鍵。 【答案】D,【探規(guī)尋律】幾種酶的作用部位 限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶作用于部位,DNA解旋酶作用于部位。,變式訓(xùn)練 據(jù)下圖所示,有關(guān)酶功能的敘述錯誤的是(),A限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處 BDNA聚合酶可以連接a處 C解旋酶可以使b處解開 DDNA連接酶可以連接c處 解析：選D。限制性核酸內(nèi)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,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

8、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。,要點三常用的載體質(zhì)粒 1.來源：質(zhì)粒主要存在于細菌、酵母菌等生物中。 2.結(jié)構(gòu)：是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子， 如下圖所示：,3.標(biāo)記基因：質(zhì)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(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制。,特別提醒(1)主動運輸中載體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其作用是運輸離子、氨基酸、核

9、苷酸等物質(zhì)進出細胞。 (2)基因工程中的載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA，其作用是攜帶目的基因進入受體細胞。,(2012長沙一中高二質(zhì)檢)如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題。,(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是_，二者還具有其他共同點，如_， _ _(寫出兩條即可)。,(2)若質(zhì)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(yīng)為_；可使用_把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為_，其作用是_ _。,(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(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C大腸桿菌的質(zhì)粒 D動物細胞的染色體,【解析】質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)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(fù)制，具有標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定與選擇。,【答案】(1)DNA能夠自我復(fù)制具有遺傳效應(yīng) (2) (3)標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C,變式訓(xùn)練 質(zhì)粒是常用的基因工程載體。如圖是某種天然土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖(標(biāo)示了部分基因