1專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的根本工具根底實際和技術(shù)開展催生了基因工程科技探求之路1)基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2)工具酶的發(fā)現(xiàn)3)DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4)DNA體外重組的實現(xiàn)5)重組DNA表達實驗的勝利6)第一例轉(zhuǎn)基因動物問世7)PCR技術(shù)的發(fā)明角似鹿鼻似獅目似虎唇似牛爪似鷹髭似馬鱗似魚身似蛇想象一能否培育出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？藍色玫瑰能消費胰島素的大腸桿菌轉(zhuǎn)基因鼠能發(fā)熒光的轉(zhuǎn)基因豬9是指按照人們的志愿，進展嚴厲的設(shè)計，經(jīng)過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，發(fā)明出更符合人們需求的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子程度上進展設(shè)計和施工的，又叫DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。什么叫基因工程？生長激素、胰島素10別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子程度人類需求的新的生物類型和生物產(chǎn)品〔或基因產(chǎn)物〕剪切→拼接→導(dǎo)入→表達實質(zhì)〔原理〕基因重組對基因工程概念的了解一種定向改造生物的新技術(shù)第1節(jié)121.1DNA重組技術(shù)的根本工具13基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)14關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取。關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與載體DNA銜接。關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進入棉細胞。基因的分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切酶。

基因的分子縫合針——DNA銜接酶。

基因的分子運輸車——載體。如何處理？抗蟲棉培育來源種類作用作用結(jié)果閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀〞的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學習一主要從原核生物中分別純化而來曾經(jīng)分別出大約4000種1、識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。構(gòu)成兩種末端：黏性末端或平末端1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的構(gòu)造G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵18仔細察看各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ反復(fù)陳列的，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。錯位切SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。限制酶作用特點1、限制酶識別特定的核苷酸序列——回文序列回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。2、限制酶斷開磷酸二酯鍵他能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物〔主要是細菌〕易受自然界外源DNA〔噬菌體DNA〕的入侵，但生物在長期的進化過程中構(gòu)成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證本身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而到達維護本身的目的。尋根問底尋根問底為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？經(jīng)過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者經(jīng)過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，雖然細菌中含有某種限制酶也不會使本身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。261、要想獲得某個特定性狀的基因必需求用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。3、假設(shè)把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生一樣的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。2、要把目的基因插入運載體的前提是什么必需用同一種限制酶來切割目的基因和運載體。思索?27類型來源功能一樣點差別E·coliDNA銜接酶T4DNA銜接酶大腸桿菌T4噬菌體催化構(gòu)成磷酸二酯鍵只能銜接黏性末端能銜接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針——DNA銜接酶〞的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學習二28基因工程的銜接酶“DNA銜接酶〞將兩段DNA片段銜接1．分類：根據(jù)酶的來源不同，可分為E·coliDNA連接酶和T4DNA銜接酶兩類2．功能：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵?！飪煞NDNA銜接酶(E·coliDNA銜接酶和T4DNA銜接酶)的比較：①一樣點：都縫合磷酸二酯鍵②區(qū)別：E·coIiDNA銜接酶來源于大腸桿菌，只能使黏性末端之間銜接；T4DNA銜接酶能縫合兩種末端，但銜接平末端之間的效率較低。把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸銜接起來催化構(gòu)成磷酸二酯鍵DNA銜接酶的作用兩DNA片段要具有互補的黏性末端才干拼起來DNA銜接酶的縫協(xié)作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合〞起來，留意：DNA銜接酶可銜接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能銜接單鏈DNA！DNA銜接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA銜接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合〞起來，但效率較低DNA銜接酶的縫協(xié)作用AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質(zhì)化學本質(zhì)不同點模板作用對象

作用結(jié)果 用途都能催化構(gòu)成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì) 不需求需求構(gòu)成完好的重組DNA分子構(gòu)成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA銜接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸銜接到已有的DNA片段上，構(gòu)成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間構(gòu)成磷酸二酯鍵34DNA銜接酶的種類種類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶作用將雙鏈DNA片段“縫合起來”，恢復(fù)被限制性內(nèi)切酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。區(qū)別只能連接黏性末端黏性末端和平末端都能連接35362個4個1、每銜接兩個一樣的黏性未端要銜接幾個磷酸二酯鍵？

2、用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？思索：2.為什么限制酶和DNA銜接酶在微生物中可以分別到,而高等植物和動物中沒有?原核生物容易遭到自然界外源DNA的入侵，但是生物在長期的進化過程中構(gòu)成了完善的防御機制，以防止外來病原物的損害。限制性核酸內(nèi)切酶就是細菌的防御性工具，當外源DNA侵入時，限制性核酸內(nèi)切酶會將外源DNA切割掉，以保證本身的安全。所以，限制性核酸內(nèi)切酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而維護本身的作用。載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運輸車——運載體〞的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學習三1〕可以在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保管。2〕具多個限制酶切點，以便與外源基因銜接。3〕具有某些標志基因，便于進展鑒定和選擇。4〕必需是平安的，對受體細胞無害。5〕載體DNA分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1〕作為運載工具，將目的基因?qū)胧荏w細胞中2〕在受體細胞內(nèi)對目的基因進展大量復(fù)制①細菌的質(zhì)粒(由天然的改造而成)②病毒：λ噬菌體衍生物、動植物病毒等。39基因工程的載體目的基因指某些小型DNA分子可以在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保管具有多個限制酶切點〔每種限制酶切點最好只需一個〕具有標志基因，便于進展挑選條件40常用的運載體主要有兩類：1〕細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒2〕噬菌體或某些動植物病毒有標志基因的存在，可用含青霉素的培育基鑒別。有切割位點能復(fù)制并帶著插入的目的基因一同復(fù)制質(zhì)?！懵兜?、構(gòu)造簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制才干的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質(zhì)粒實踐上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的根底上進展過人工改造的。42質(zhì)粒是染色體外可以進展自主復(fù)制的裸露的、構(gòu)造簡單的、雙鏈環(huán)狀DNA分子。如今習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質(zhì)粒Plasmids質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決議性作用，但復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成。43大腸桿菌的質(zhì)粒最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素、氨芐青霉素的標志基因。復(fù)制的方式：1、獨立自我復(fù)制2、整合到染色體上，隨染色體DNA同步復(fù)制。質(zhì)?！踩斯じ脑斓馁|(zhì)?！呈腔蚬こ套畛Ｓ玫倪\載體。44ACGTGCAG標志基因外源基因ACGTGCAT45抗四環(huán)素基因四環(huán)素生長被抑制正常生活四環(huán)素重組DNA46例、知標志基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)討論某細菌的質(zhì)粒中有無標志基因或標志基因是什么？請設(shè)計實驗、預(yù)期實驗結(jié)果，并得出相應(yīng)的實驗結(jié)論。對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素47對照組實驗組1實驗組2實驗組3結(jié)論預(yù)期一＋＋＋＋預(yù)期二＋＋－－預(yù)期三＋－＋－預(yù)期四＋－－－對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因48重組DNA分子的模擬操作留意：這兩條DNA分子的堿基對不是隨意亂寫的。首先，每個DNA分子上的兩條鏈上的堿基要互補配對；第二，每個DNA分子中每條鏈都存在一個G-A-A-T-T-C的堿基序列，也就是說是EcoRI限制酶的識別位點，并存在G-A的切割位點。49天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？提示：基因工程中作為載體運用的DNA分子很多都是質(zhì)?！瞤lasmid〕，即獨立于細菌擬核處染色體DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分子。能否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體運用呢？不是作為基因工程運用的載體必需滿足以下條件：501〕載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必需是在質(zhì)粒本身需求的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2〕載體DNA必需具備自我復(fù)制的才干，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。3〕載體DNA必需帶有標志基因，以便重組后進展重組子的挑選。4〕載體DNA必需是平安的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。5〕載體DNA分子大小應(yīng)適宜，以便提取和在體外進展操作，太大就不便操作。實踐上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進展人工改造后才干用于基因工程操作。51DNA銜接酶有銜接單鏈DNA的身手嗎？迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA銜接酶都不具有銜接單鏈DNA的才干，至于緣由，如今還不清楚，也許未來會發(fā)現(xiàn)可以銜接單鏈DNA的酶。52思索：一、質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，它的主要特點是〔〕1．能自我復(fù)制2、不能自我復(fù)制3、構(gòu)造很小4、成分是蛋白質(zhì)5、是環(huán)狀DNA分子6、是環(huán)狀RNA分子7、鏈狀DNA分子8、能友好地借居在宿主細胞中二、質(zhì)粒上會存在某些標志基因，這些標志基因有什么用途？1、3、5、8便于挑選、識別三、要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需求用幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA銜接酶處置？為什么？一種53例1、以下是兩種限制酶切割后構(gòu)成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G……CG…G

(1)其中①和是由一種限制酶切割構(gòu)成的末端，兩者要重組成一個DNA分子，所用DNA銜接酶通常是。(2)和是由另一種限制酶切割構(gòu)成的末端，兩者要構(gòu)成重組DNA片段，所用的銜接酶通常是。③平T4DNA銜接酶②④黏性E·coliDNA銜接酶54例2、某科學家從細菌中分別出耐高溫淀粉酶〔Amy〕基因a,經(jīng)過基因工程的方法，將a轉(zhuǎn)到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細胞中存在。這一過程涉及A.目的基因進入受體細胞后，可隨著馬鈴薯的DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細胞B.基因a導(dǎo)入勝利后，將抑制細胞原有的新陳代謝，開辟新的代謝途徑C.細菌的DNA分子較小，可直接作為目的基因，導(dǎo)入受體中不需求整合到馬鈴薯的DNA分子中D.目的基因來自細菌，可以不需求運載體直接導(dǎo)入受體細胞A例：限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶Ⅱ的切點?！?〕請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所構(gòu)成的黏性末端。〔2〕請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶Ⅱ切割后所構(gòu)成的黏性末端?！?〕在DNA銜接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后構(gòu)成的黏性末端能否銜接？為什么？

可以銜接。由于由上述兩種不同限制酶切割后構(gòu)成一樣的黏性末端〔或是可以互補的〕小試身手隨堂練習：1、關(guān)于限制酶的說法中，正確的選項是〔〕A、限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B、EcoRI切割的是G—A之間的氫鍵C．限制酶普通不切割本身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中答案：C572、以下說法正確的選項是〔〕A、一切的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中獨一的運載體C、載體必需具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因銜接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C583、以下不是基因載體具備的條件的是〔〕A、能自我復(fù)制B、有多個限制酶切點C、具有標志基因D、它是環(huán)狀DNAD594、有關(guān)基因工程的表達中，錯誤的選項是〔〕A、DNA銜接酶將黏性末端的堿基對銜接起來B、限制性核酸內(nèi)切酶用于目的基因的獲得C、目的基因須由載體導(dǎo)入受體細胞D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶A605、有關(guān)基因工程的表達正確的選項是〔〕A、限制酶只在獲得目的基因時才用B、重組質(zhì)粒的構(gòu)成在細胞內(nèi)完成C、質(zhì)粒都可作為載體D、蛋白質(zhì)的構(gòu)造可為合成目的基因提供資料D616、基因工程是在DNA分子程度上進展設(shè)計施工的。在基因工程操作的根本步驟中，不進展堿基互補配對的步驟是〔〕A、人工合成目的基因B、目的基因與載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細胞D、目的基因的檢測和表達C7、在將胰島素的基因與質(zhì)粒構(gòu)成重組DNA分子的過程中，以下哪組是所需求的①同一種限制酶切割兩者；②不需同一種限制酶切割兩者；③參與適量的DNA銜接酶；④不需加DNA銜接酶A．①③ B．①④ C．②④ D．②③8、〔多項選擇〕有關(guān)基因工程的表達中，錯誤的選項是A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新種類B、重組DNA的構(gòu)成在細胞內(nèi)完成C、目的基因須由運載體導(dǎo)入受體細胞D、質(zhì)粒都可作為運載體答案：BD9、以下四條DNA分子，彼此間具有粘性末端的一組是

A．①②B．②③C．③④D．②④答案：D10、以下黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是〔〕A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④11、以下哪一種酶是基因工程的工具酶A、DNA銜接酶B、DNA酶C、RNA酶D、運載體AA12、以下不適宜用于基因工程的運載體是〔〕A、質(zhì)粒B、噬菌體C、細菌D、病毒C13、以下說法正確的選項是：〔〕A、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列B、質(zhì)粒是基因工程中獨一的運載體C、重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、銜接酶、運載體D、利用運載體在宿主細胞內(nèi)對目的基因進展大量復(fù)制的過程可稱為“克隆〞D14、在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需運用〔〕同種限制酶B.兩種限制酶同種銜接酶D.兩種銜接酶15、基因工程常用的受體細胞有〔〕(1)大腸桿菌〔2〕枯草桿菌〔3〕支原體〔4〕動植物細胞A.〔3〕〔4〕B.〔1〕〔2〕〔4〕C.〔2〕〔3〕〔4〕D.〔1〕〔2〕〔3〕16、如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的構(gòu)造方式圖，據(jù)圖回答以下問題。(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為____________________，其作用是_________________________。(4)以下常在基因工程中用作載體的是()A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因B．土壤農(nóng)桿菌中的RNA分子C．大腸桿菌的質(zhì)粒D．動物細胞的染色體【思緒點撥】此題經(jīng)過質(zhì)粒構(gòu)造的方式圖調(diào)查質(zhì)粒的功能和特點，分析如下：17、(2021年北大附中高二檢測)以下關(guān)于DNA銜接酶的表達正確的選項是()①催化一樣黏性末端的DNA片段之間的銜接②催化不同黏性末端的DNA片段之間的銜接③催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的構(gòu)成④催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷酸二酯鍵的構(gòu)成A．①③B．②④C．②③D．①④【嘗試解答】D18、(2021年雅禮中學高二檢測)基因工程中，須運用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和挑選。知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是－G↓GATCC－，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是－↓GATC－。根據(jù)圖示判別以下操作正確的選