第1節基因工程基本原理和技術1/271.簡述基因工程概念和理論基礎。2.記住限制性內切酶特點、作用。3.能說出DNA連接酶特點、作用方式。4.記住慣用運載體必需條件、種類及其作用與特點。2/271.基因工程概念

思索：基因工程依據原理是什么?提醒:基因重組。

3/272.基因工程研究理論基礎20世紀中期,分子生物學研究主要有三大科學成就,為基因工程誕生奠定了理論基礎。(1)在20世紀40年代,證實了DNA是主要遺傳物質,它是遺傳信息攜帶者。(2)在20世紀50年代,確立了DNA雙螺旋構型,遵照堿基互補標準,DNA進行半保留復制。(3)在20世紀60年代,提出了“中心法則”和操縱子學說,成功地破譯了遺傳密碼,說明了遺傳信息流動與表示機制。4/273.基因工程操作技術突破(1)DNA分子切割技術①基因工程“分子手術刀”——限制性核酸內切酶(簡稱限制性內切酶或限制酶),主要存在于微生物中。②限制性內切酶作用特點是能夠識別DNA上某種核苷酸

序列和位置,并在這個位置切開DNA分子。③限制性內切酶切割產生DNA片段末端通常有兩種形式:黏性末端和平末端。(2)DNA分子連接技術“分子縫紉針”——連接酶作用是將兩個含有相同末端DNA片段連接起來。

5/27(3)DNA分子運載工具運載體必須具備條件:①必須是一個能夠自我復制較小DNA分子;②能使帶進去DNA在細胞里面進行復制,而且依然保持原有特征;③作為載體最好含有一些簡單特征,如抗藥性、免疫性等。慣用運載體包含質粒、噬菌體和動植物病毒。最理想運載體是質粒,它是細菌染色體外一個很小環狀DNA分子,能進行自我復制,帶有某種抗性基因,能在細胞之間鉆進穿出。6/271.限制性內切酶與DNA連接酶(1)限制性內切酶尤其提醒限制性內切酶含有專一性,能識別特定DNA序列,切出能互補配正確黏性末端或平末端。7/27(2)限制性內切酶與DNA連接酶比較①區分②二者關系可表示為:8/27尤其提醒(1)核苷酸分子間氫鍵是分子間作用力,

其斷裂與重新形成均與限制性內切酶、DNA連接酶無關。(2)限制性內切酶不切割本身DNA原因是原核生物中不存在該酶識別序列或識別序列已經被修飾。

(3)DNA連接酶起作用時不需要模板。9/27(3)DNA連接酶與DNA聚合酶區分

10/272.幾個與DNA相關酶(1)幾個酶比較11/27(2)上述幾個酶作用部位圖解

作用于圖中a(磷酸二酯鍵)且催化a鍵斷裂酶有:限制性內切酶、DNA酶。催化a鍵形成酶有:DNA聚合酶、DNA連接酶。作用于圖中b(氫鍵)酶:解旋酶。12/273.運載體(1)運載體作用是將外源基因導入受體細胞,使其在受體細胞內穩定遺傳并表示。當前,慣用運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒。(2)運載體必須具備條件13/27題型一題型二題型三題型四基因工程【典例1】

以下相關基因工程敘述,不正確是(

)A.基因工程又叫做DNA重組技術B.對生物基因進行改造或重新組合,定向地改造生物遺傳特征C.在醫藥衛生、農牧業和環境保護等方面有廣泛應用D.可對任何物種進行改造,控制生物進化解析:基因工程又叫DNA重組技術或基因拼接技術,能夠定向地改造生物遺傳特征,不過無法改造物種,更不可能控制生物進化。答案:D14/27題型一題型二題型三題型四歸納點撥不一樣生物DNA能夠重組基礎(1)基本組成單位相同:不一樣生物DNA分子都是由脫氧核苷酸組成。(2)空間結構相同:不一樣生物DNA分子普通都是由兩條反向平行脫氧核苷酸長鏈形成規則雙螺旋結構。(3)堿基配對方式相同:不一樣生物DNA分子中兩條鏈之間堿基互補配對方式均是A與T配對,G與C配對。15/27題型一題型二題型三題型四基因工程工具酶——限制性內切酶【典例2】

以下關于限制性內切酶說法,正確是

(

)A.限制性內切酶廣泛存在于各種生物中,但微生物中極少B.一個限制性內切酶只能識別一個特定核苷酸序列C.不一樣限制性內切酶切割DNA后都會形成黏性末端D.限制性內切酶作用部位是特定核苷酸形成氫鍵解析:限制性內切酶主要存在于微生物中,其作用部位是特定序列中兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵。限制性內切酶切割DNA后形成末端有黏性末端和平末端兩種。答案:B16/27題型一題型二題型三題型四反思領悟相關限制性內切酶知識需注意以下幾點:(1)限制性內切酶主要存在于微生物中,尤其是原核生物中;(2)限制性內切酶含有特異性,不一樣限制性內切酶切割DNA位點不一樣;(3)限制性內切酶是一類酶,而不是一個酶;(4)限制性內切酶化學本質為蛋白質,其作用發揮需要適宜理化條件,高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。17/27題型一題型二題型三題型四基因工程工具酶——DNA連接酶【典例3】

以下相關DNA連接酶和DNA聚合酶說法,正確是(

)A.DNA連接酶和DNA聚合酶都需要模板,其目標都是合成DNA分子B.DNA連接酶不需要四種脫氧核苷酸作為原料C.DNA連接酶是在細胞核內合成,而DNA聚合酶是在核糖體上合成D.DNA連接酶連接是氫鍵和磷酸二酯鍵18/27題型一題型二題型三題型四解析:DNA聚合酶和DNA連接酶都是催化形成磷酸二酯鍵,只是前者是將單個脫氧核苷酸連接到已經有核苷酸片段上,后者是將兩個DNA片段經過形成磷酸二酯鍵連接起來。它們化學本質都是蛋白質,都是在細胞內核糖體上合成。DNA聚合酶催化DNA單鏈合成時需要四種脫氧核苷酸作為原料,且需要模板,不過DNA連接酶催化DNA片段連接時不需要四種脫氧核苷酸作為原料,也不需要模板。答案:B19/27題型一題型二題型三題型四方法規律DNA連接酶作用部位辨析(1)圖示

(2)分析①針對上圖,不要認為DNA連接酶作用于堿基對之間氫鍵。②DNA連接酶作用于圖中“斷口”處,形成磷酸二酯鍵。③比喻:DNA連接酶“不是作用于梯子踏板處,而是作用于扶手斷口處”。20/27題型一題型二題型三題型四基因工程運載工具——運載體【典例4】

運載體作為基因運載工具,必須具備條件及理由是(

)A.能夠在受體細胞中穩定地保留下來并大量復制,方便提供大量目標基因B.含有多個限制性內切酶切點,方便于目標基因表示C.含有一些標識基因,方便為目標基因表示提供條件D.能夠在受體細胞中復制并穩定保留,方便于進行篩選解析:運載體能夠穩定地在受體細胞內存在且復制特征,能夠到達大量復制目標基因目標。含有多個限制性內切酶切點,方便于外源DNA分子插入。含有一些標識基因,方便于判定和篩選重組DNA分子。答案:A21/27題型一題型二題型三題型四反思領悟(1)標識基因作用是便于對目標基因是否導入受體細胞進行檢測,起到篩選作用,不過目標基因是否表示不能用標識基因來檢測。(2)選擇限制性內切酶時,要確定被選限制性內切酶不能破壞標識基因核苷酸序列,不然就失去標識基因作用。(3)基因工程中運載體與細胞膜上物質運輸載體不一樣。基因工程中運載體是DNA分子,能將目標基因導入受體細胞內;膜載體是蛋白質,與細胞膜通透性相關。(4)基因工程中有3種工具,但工具酶只有2種。22/27123451.以下敘述符合基因工程概念是(

)A.B淋巴細胞與腫瘤細胞融合,雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中抗體基因B.將人干擾素基因重組到質粒后導入大腸桿菌,取得能產生人干擾素菌株C.用紫外線照射青霉菌,使其DNA發生改變,經過篩選取得青霉素高產菌株D.自然界中天然存在噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上解析:A項屬于細胞工程;C項屬于誘變育種;D項屬于噬菌體侵染細菌;B項中將人干擾素基因重組到質粒上后導入大腸桿菌,取得能產生人干擾素菌株,符合基因工程概念和特點。答案:B23/27123452.以下相關基因工程中限制性內切酶敘述,錯誤是

(

)A.一個限制性內切酶只能識別一個特定脫氧核苷酸序列B.限制性內切酶活性受溫度影響

C.限制性內切酶能識別和切割RNAD.限制性內切酶主要是從原核生物中提取解析:限制性內切酶化學本質是蛋白質,其活性受溫度和pH影響。限制性內切酶特點是能識別雙鏈DNA中特定核苷酸序列,可在特定位點進行切割。限制性內切酶主要是從原核生物體內分離出來。限制性內切酶不能識別和切割RNA。答案:C24/27123453.下列圖所表示為部分雙鏈DNA片段,以下相關敘述錯誤是(

)A.切斷a處酶可是限制性內切酶B.連接a處酶可是DNA連接酶C.切斷b處酶為DNA解旋酶D.連接b處酶為RNA聚合酶解析:限制性內切酶能識別特定核苷酸序列,而且能在特定切點上切割DNA分子,即能切割DNA鏈外側磷酸二酯鍵(圖中a處)。內側堿基對之間氫鍵(b處)可經過DNA解旋酶水解。DNA連接酶能將切斷磷酸二酯鍵進行連接,即連接圖中a處。RNA聚合酶作用是催化DNA轉錄。答案:D25/27123454.限制性內切酶Mun

Ⅰ和限制性內切酶EcoRⅠ識別序列及切割位點分別是—C↓TTAAG—和—G↓AATTC—。下列圖表示四種質粒和目標基因,其中箭頭所指部位為限制性內切酶識別位點,質粒陰影部分表示標識基因。適于作為圖示目標基因運載體質粒是(

)解析:由圖可知,質粒B上無標識基因,不適合作為運載體;質粒C和D標識基因上都有限制性內切酶識別位點;