1、專題專題1 基因工程基因工程專題專題1 基因工程基因工程欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程11DNA重組技術的基本工具重組技術的基本工具欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程學習導航學習導航1.了解限制酶及了解限制酶及DNA連接酶的來源。連接酶的來源。2.掌握限制酶及掌握限制酶及DNA連接酶的作用。連接酶的作用。 難點難點3.理解載體需具備的條件。理解載體需具備的條件。 重點重點欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程新知初探思維啟動新知初探思維啟動一、基因工程一、基因工程基因工程的別名基因工程的別名_操作環境操作環境生物體外生物體外操作對象操作對象_操作水平操作水平_結果

2、結果_DNA重組技術重組技術基因基因DNA分子水平分子水平新的生物類型和生物產品新的生物類型和生物產品欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程想一想想一想1從結構上分析，為什么不同生物的從結構上分析，為什么不同生物的DNA能夠重組？能夠重組？【提示提示】(1)基本單位相同。基本單位相同。(2)空間結構相空間結構相同。同。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程二、限制性核酸內切酶二、限制性核酸內切酶“分子手術刀分子手術刀”1.來源：主要來自于來源：主要來自于_。2.特點特點(1)識別雙鏈識別雙鏈DNA分子的某種分子的某種_序列序列;(2)使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的使每一條鏈

3、中特定部位的兩個核苷酸之間的_斷開。斷開。原核生物原核生物特定核苷酸特定核苷酸磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程3.作用結果作用結果(1)黏性末端：在所識別序列的黏性末端：在所識別序列的_將將DNA的兩條鏈分別切開時形成的末端。的兩條鏈分別切開時形成的末端。(2)平末端：在所識別序列的平末端：在所識別序列的_處切開處切開時形成的末端。時形成的末端。中心軸線兩側中心軸線兩側中心軸線中心軸線欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程想一想想一想2限制性核酸內切酶的作用特點體現了酶限制性核酸內切酶的作用特點體現了酶的哪種特性？的哪種特性？【提示提示】限制性核酸內切酶只

4、能識別特定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，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。這說明了酶具有專一性。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程三、三、DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”1.種類種類大腸桿菌大腸桿菌黏性黏性T4噬菌體噬菌體平平欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程2.作用：將切下的作用：將切下的DNA片段片段“縫合縫合”，恢復被，恢復被限制酶切開的限制酶切開的_，拼接成新的，拼接成新的DNA分子。分子。四、基因進入受體細胞的載體四、基因進入受體細胞的載體“分子運輸分子運輸車車”1.種類：質粒、種類：質粒、_

5、的衍生物、動植物的衍生物、動植物病毒等。病毒等。磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵噬菌體噬菌體欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程2.適合作為載體的特點適合作為載體的特點(1)有一個至多個有一個至多個_切割位點，供外源切割位點，供外源DNA片段片段(基因基因)插入其中。插入其中。(2)進入受體細胞后，能夠停留在細胞中進入受體細胞后，能夠停留在細胞中_，或整合到染色體，或整合到染色體DNA上，隨染上，隨染色體色體DNA同步復制。同步復制。(3)有特殊的有特殊的_基因，供重組基因，供重組DNA的的鑒定和選擇。鑒定和選擇。限制酶限制酶自我復制自我復制遺傳標記遺傳標記欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因

6、工程要點突破講練互動要點突破講練互動要點一限制性核酸內切酶要點一限制性核酸內切酶1.化學本質：蛋白質。化學本質：蛋白質。2.切割位點：磷酸二酯鍵。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磷酸二酯鍵指的是下圖圓圈中的化學鍵,而限而限制酶切割的只能是箭頭所指處的化學鍵制酶切割的只能是箭頭所指處的化學鍵,因為因為圈中另一個化學鍵屬于一個核苷酸的內部。圈中另一個化學鍵屬于一個核苷酸的內部。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比較限制酶切出的黏性末端和平末端的比較欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因

7、工程4.限制性核酸內切酶與限制性核酸內切酶與DNA解旋酶的比較解旋酶的比較(1)相同點：都作用于相同點：都作用于DNA分子中的化學鍵。分子中的化學鍵。(2)不同點：兩者作用部位不同，前者作用于不同點：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。作用于兩個堿基之間的氫鍵。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程特別提醒特別提醒黏性末端是指黏性末端是指DNA分子在限制酶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，它們能夠通互補配對的單鏈延

8、伸末端結構，它們能夠通過堿基間的互補配對重新結合，而具有平末過堿基間的互補配對重新結合，而具有平末端的端的DNA片段不容易結合。片段不容易結合。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程 限制酶是一種核酸切割酶，可辨識限制酶是一種核酸切割酶，可辨識并切割并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如圖分子上特定的核苷酸序列。如圖為四種限制酶為四種限制酶BamH I，EcoR I，Hind以及以及Bgl 的辨識序列。箭頭表示每一種限制酶的辨識序列。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的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的出來的DNA片段末端可以互補黏合，其正確片段末端可以互

9、補黏合，其正確的末端序列應該為的末端序列應該為()例例1欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程BamH I EcoR Hind Bgl GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA 欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程ABamH和和EcoR；末端互補序列；末端互補序列AATTBBamH和和Hind；末端互補序列；末端互補序列GATCCEcoR和和Hind;末端互補序列末端互補序列AATTDBamH和和Bgl;末端互補序列末端互補序列GATC欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程【解析解析】A項中項中BamH酶切出的末端序列

10、酶切出的末端序列為為GATC，EcoR酶切出的末端序列為酶切出的末端序列為AATT，兩者不互補；，兩者不互補；B項項Hind酶切出酶切出的末端序列為的末端序列為AGCT，與，與BamH 酶切出酶切出的末端序列不互補；同理可推，的末端序列不互補；同理可推，C項中也不互項中也不互補，只有補，只有D項中才互補。項中才互補。【答案答案】D欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程互動探究互動探究(1)分析上述不同限制酶具有不同的識別序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。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生不同限制酶切割形成的黏性末端能發生黏合

11、嗎？借助于什么方式來完成黏合？黏合嗎？借助于什么方式來完成黏合？欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程【提示提示】(1)酶具有專一性。酶具有專一性。(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性可以。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。方式來完成黏合。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程要點二要點二DNA連接酶連接酶1.DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶的比較聚合酶的比較DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相同點相同點催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不不同同點

12、點模板模板不需要模板不需要模板需要需要DNA的一條鏈為模的一條鏈為模板板作用作用對象對象游離的游離的DNA片片段段單個的脫氧核苷酸單個的脫氧核苷酸作用作用結果結果形成完整的形成完整的DNA分子分子形成形成DNA的一條鏈的一條鏈用途用途基因工程基因工程DNA復制復制欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程2.限制性核酸內切酶與限制性核酸內切酶與DNA連接酶的比較連接酶的比較(1)區別區別作用作用應用應用限制性核限制性核酸內切酶酸內切酶使特定部位的磷使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂酸二酯鍵斷裂用于提取目的基用于提取目的基因和切割載體因和切割載體DNA連接連接酶酶在在DNA片段之片段之間重新形成磷酸間

13、重新形成磷酸二酯鍵二酯鍵用于基因表達載用于基因表達載體的構建體的構建欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程(2)兩者的關系可表示為：兩者的關系可表示為：欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程 下列關于下列關于DNA連接酶的作用，敘述正連接酶的作用，敘述正確的是確的是()A能將雙鏈能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連片段互補的黏性末端之間連接起來，也能將雙鏈接起來，也能將雙鏈DNA分子的黏性末端之分子的黏性末端之間的氫鍵進行連接間的氫鍵進行連接B將單個核苷酸加到某將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成片段末端，形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵例例2欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工

14、程C連接兩條連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵鏈上堿基之間的氫鍵D將斷開的兩個將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來片段的骨架連接起來,重新形成磷酸二酯鍵重新形成磷酸二酯鍵【解析解析】DNA連接酶連接兩個連接酶連接兩個DNA片段片段,以恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵，而非氫以恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵，而非氫鍵。鍵。【答案答案】D欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程【探規尋律探規尋律】幾種酶的作用部位幾種酶的作用部位限制性核酸內切酶、限制性核酸內切酶、DNA連接酶、連接酶、DNA聚合聚合酶作用于酶作用于部位部位,DNA解旋酶作用于解旋酶作用于部位。部位。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程

15、基因工程變式訓練變式訓練據下圖所示據下圖所示,有關酶功能的敘述錯誤的是有關酶功能的敘述錯誤的是()欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程A限制性核酸內切酶可以切斷限制性核酸內切酶可以切斷a處處BDNA聚合酶可以連接聚合酶可以連接a處處C解旋酶可以使解旋酶可以使b處解開處解開DDNA連接酶可以連接連接酶可以連接c處處解析：選解析：選D。限制性核酸內切酶切割。限制性核酸內切酶切割DNA分分子時破壞的是子時破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如題鏈中的磷酸二酯鍵，如題圖圖a處。處。DNA聚合酶是將單個核苷酸加到已聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的有的核酸片段的3末端的羥基上，形成磷酸末端的羥

16、基上，形成磷酸欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程二酯鍵，因此二酯鍵，因此DNA聚合酶可以連接聚合酶可以連接a處。解旋處。解旋酶能解開堿基對之間的氫鍵，即使酶能解開堿基對之間的氫鍵，即使b處解開，處解開，DNA連接酶連接的是兩個相鄰的脫氧核苷酸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的磷酸和脫氧核糖,形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵,如如a處。處。而圖示的而圖示的c處連接的是同一個脫氧核苷酸的磷處連接的是同一個脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。酸和脫氧核糖。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程要點三常用的載體要點三常用的載體質粒質粒1.來源：質粒主要存在于細菌、酵母菌等生物來源

17、：質粒主要存在于細菌、酵母菌等生物中。中。2.結構：是一種裸露的、結構簡單、獨立于細結構：是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核菌擬核DNA之外，并且具有自我復制能力的之外，并且具有自我復制能力的雙鏈環狀雙鏈環狀DNA分子，分子，如下圖所示：如下圖所示：欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程3.標記基因：質粒上有一些特殊的基因，如抗標記基因：質粒上有一些特殊的基因，如抗四環素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對重四環素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對重組組DNA進行鑒定和選擇。進行鑒定和選擇。4.載體的作用載體的作用(1)用它作為運載工具，將目的基因送入受體用它作為運載工具，將目的基因送入受體細

18、胞中去。細胞中去。(2)利用它在受體細胞內對目的基因進行大量利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。復制。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程特別提醒特別提醒(1)主動運輸中載體的化學本質是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、核苷蛋白質，其作用是運輸離子、氨基酸、核苷酸等物質進出細胞。酸等物質進出細胞。(2)基因工程中的載體的化學本質是基因工程中的載體的化學本質是DNA，其，其作用是攜帶目的基因進入受體細胞。作用是攜帶目的基因進入受體細胞。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程 (2012長沙一中高二質檢長沙一中高二質檢)如圖為大如圖為大腸桿菌及質粒載體

19、的結構模式圖，據圖回答腸桿菌及質粒載體的結構模式圖，據圖回答下列問題。下列問題。例例3欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程(1)a代表的物質和質粒的化學本質相同，都是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，二者還具有其他共同點，如_，_(寫出寫出兩條即可兩條即可)。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程(2)若質粒若質粒DNA分子的切割末端為分子的切割末端為A,TGCGC)，則與之連接的目的基因切割末端應，則與之連接的目的基因切割末端應為為_；可使用；可使用_把質粒和目的基把質粒和目的基因連接在一起。因連接在一起。(3)氨芐青霉素抗性基因在質粒氨芐青霉素

20、抗性基因在質粒DNA上稱為上稱為_，其作用是，其作用是_。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程(4)下列常在基因工程中作為載體的是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蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B土壤農桿菌環狀土壤農桿菌環狀RNA分子分子C大腸桿菌的質粒大腸桿菌的質粒D動物細胞的染色體動物細胞的染色體欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程【解析解析】質粒是基因工程中最常用的載體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狀之外，并具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA分子，具有一至多個限制酶切割位點，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，具有標記基因進入受體細胞后能自主復制，具有標記基因便于重組便于重組DNA的鑒定與選擇。的鑒定與選擇。欄目欄目導引導引專題專題1 基因工程基因工程【答案