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1、专题1 基因工程 专题1 基因工程 1 1 DNA重组组技术术的基本工具 学习导航 1 了解限制酶及DNA连连接酶的来源 2 掌握限制酶及DNA连连接酶的作用 难难点 3 理解载载体需具备备的条件 重点 新知初探思维启动 一 基因工程 基因工程的别别名 操作环环境生物体外 操作对对象 操作水平 结结果 DNA重组组技术术 基因 DNA分子水平 新的生物类类型和生物产产品 想一想 1 从结结构上分析 为为什么不同生物的DNA 能够够重组组 提示 1 基本单单位相同 2 空间结间结 构 相同 二 限制性核酸内切酶 分子手术术刀 1 来源 主要来自于 2 特点 1 识别识别 双链链DNA分子的某种
2、序 列 2 使每一条链链中特定部位的两个核苷酸之间间的 断开 原核生物 特定核苷酸 磷酸二酯键酯键 3 作用结结果 1 黏性末端 在所识别识别 序列的 将DNA的两条链链分别别切开时时 形成的末端 2 平末端 在所识别识别 序列的 处处切 开时时形成的末端 中心轴线轴线 两侧侧 中心轴线轴线 想一想 2 限制性核酸内切酶的作用特点体现现了酶 的哪种特性 提示 限制性核酸内切酶只能识别识别 特定 的核苷酸序列 并且只能在特定部位切割 这说这说 明了酶具有专专一性 三 DNA连连接酶 分子缝缝合针针 1 种类类 大肠肠杆菌 黏性 T4噬菌体 平 2 作用 将切下的DNA片段 缝缝合 恢复 被限制酶
3、切开的 拼接成新的 DNA分子 四 基因进进入受体细细胞的载载体 分子运 输车输车 1 种类类 质质粒 的衍生物 动动植 物病毒等 磷酸二酯键酯键 噬菌体 2 适合作为载为载 体的特点 1 有一个至多个 切割位点 供外 源DNA片段 基因 插入其中 2 进进入受体细细胞后 能够够停留在细细胞中 或整合到染色体DNA上 随 染色体DNA同步复制 3 有特殊的 基因 供重组组DNA 的鉴鉴定和选择选择 限制酶 自我复制 遗传标记遗传标记 要点突破讲练互动 要点一 限制性核酸内切酶 1 化学本质质 蛋白质质 2 切割位点 磷酸二酯键酯键 磷酸二酯键酯键 指的是下图圆图圆 圈中的化学键键 而 限制酶切
4、割的只能是箭头头所指处处的化学键键 因 为为圈中另一个化学键键属于一个核苷酸的内部 3 限制酶切出的黏性末端和平末端的比较较 4 限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较较 1 相同点 都作用于DNA分子中的化学键键 2 不同点 两者作用部位不同 前者作用于 磷酸与脱氧核糖之间间的磷酸二酯键酯键 而后者 作用于两个碱基之间间的氢键氢键 特别别提醒 黏性末端是指DNA分子在限制酶 的作用下形成的具有相同碱基序列而且碱基 互补补配对对的单链单链 延伸末端结结构 它们们能够够 通过过碱基间间的互补补配对对重新结结合 而具有平 末端的DNA片段不容易结结合 限制酶是一种核酸切割酶 可辨识识 并切割DNA分
5、子上特定的核苷酸序列 如图图 为为四种限制酶BamH I EcoR I Hind 以 及Bgl 的辨识识序列 箭头头表示每一种限制 酶的特定切割部位 其中哪两种限制酶所切 割出来的DNA片段末端可以互补补黏合 其正 确的末端序列应该为应该为 例1 BamH I EcoR Hind Bgl GGATCC GAATTC AAGCTT AGATCT CCTAGG CTTAAG TTCGAA TCTAGA A BamH 和EcoR 末端互补补序列 AATT B BamH 和Hind 末端互补补序列 GATC C EcoR 和Hind 末端互补补序列 AATT D BamH 和Bgl 末端互补补序列 G
6、ATC 解析 A项项中BamH 酶切出的末端序列 为为 GATC EcoR 酶切出的末端序列为为 AATT 两者不互补补 B项项Hind 酶切出 的末端序列为为 AGCT 与BamH 酶切 出的末端序列不互补补 同理可推 C项项中也不 互补补 只有D项项中才互补补 答案 D 互动动探究 1 分析上述不同限制酶具有不同的识别识别 序 列 说说明限制酶具有什么特点 2 不同限制酶切割形成的黏性末端能发发生 黏合吗吗 借助于什么方式来完成黏合 提示 1 酶具有专专一性 2 可以 前提是不同限制酶切割形成的黏性 末端要互补补 通过过碱基相互配对对形成氢键氢键 的 方式来完成黏合 要点二 DNA连连接酶
7、 1 DNA连连接酶与DNA聚合酶的比较较 DNA连连接酶DNA聚合酶 相同点 催化两个脱氧核苷酸之间间形成磷酸二酯键酯键 不 同 点 模板不需要模板需要DNA的一条链为链为 模 板 作用 对对 象 游离的DNA片 段 单单个的脱氧核苷酸 作用 结结 果 形成完整的 DNA分子 形成DNA的一条链链 用途基因工程DNA复制 2 限制性核酸内切酶与DNA连连接酶的比较较 1 区别别 作用应应用 限制性核 酸内切酶 使特定部位的磷 酸二酯键酯键 断裂 用于提取目的基 因和切割载载体 DNA连连 接酶 在DNA片段之 间间重新形成磷 酸二酯键酯键 用于基因表达 载载体的构建 2 两者的关系可表示为为
8、 下列关于DNA连连接酶的作用 叙述 正确的是 A 能将双链链DNA片段互补补的黏性末端之间间 连连接起来 也能将双链链DNA分子的黏性末端 之间间的氢键进氢键进 行连连接 B 将单单个核苷酸加到某DNA片段末端 形成 磷酸二酯键酯键 例2 C 连连接两条DNA链链上碱基之间间的氢键氢键 D 将断开的两个DNA片段的骨架连连接起来 重新形成磷酸二酯键酯键 解析 DNA连连接酶连连接两个DNA片段 以恢复被限制酶切开的磷酸二酯键酯键 而非 氢键氢键 答案 D 探规寻规寻 律 几种酶的作用部位 限制性核酸内切酶 DNA连连接酶 DNA聚合 酶作用于 部位 DNA解旋酶作用于 部位 变变式训练训练
9、据下图图所示 有关酶功能的叙述错误错误 的是 A 限制性核酸内切酶可以切断a处处 B DNA聚合酶可以连连接a处处 C 解旋酶可以使b处处解开 D DNA连连接酶可以连连接c处处 解析 选选D 限制性核酸内切酶切割DNA分 子时时破坏的是DNA链链中的磷酸二酯键酯键 如 题图题图 a处处 DNA聚合酶是将单单个核苷酸加到 已有的核酸片段的3 末端的羟羟基上 形成磷 酸 二酯键酯键 因此DNA聚合酶可以连连接a处处 解 旋酶能解开碱基对对之间间的氢键氢键 即使b处处解 开 DNA连连接酶连连接的是两个相邻邻的脱氧核 苷酸的磷酸和脱氧核糖 形成磷酸二酯键酯键 如a 处处 而图图示的c处连处连 接的
10、是同一个脱氧核苷 酸的磷酸和脱氧核糖 要点三 常用的载载体 质质粒 1 来源 质质粒主要存在于细细菌 酵母菌等生物 中 2 结结构 是一种裸露的 结结构简单简单 独立于 细细菌拟拟核DNA之外 并且具有自我复制能力 的双链环链环 状DNA分子 如下图图所示 3 标记标记 基因 质质粒上有一些特殊的基因 如 抗四环环素基因 抗氨苄苄青霉素基因 用于对对 重组组DNA进进行鉴鉴定和选择选择 4 载载体的作用 1 用它作为为运载载工具 将目的基因送入受体 细细胞中去 2 利用它在受体细细胞内对对目的基因进进行大量 复制 特别别提醒 1 主动动运输输中载载体的化学本质质 是蛋白质质 其作用是运输输离子
11、 氨基酸 核 苷酸等物质进质进 出细细胞 2 基因工程中的载载体的化学本质质是DNA 其作用是携带带目的基因进进入受体细细胞 2012 长长沙一中高二质检质检 如图为图为 大肠肠杆菌及质质粒载载体的结结构模式图图 据图图 回答下列问题问题 例3 1 a代表的物质质和质质粒的化学本质质相同 都 是 二者还还具有其他共同点 如 写出两条即可 2 若质质粒DNA分子的切割末端为为 A TGCGC 则则与之连连接的目的基因切割末端 应为应为 可使用 把质质粒和 目的基因连连接在一起 3 氨苄苄青霉素抗性基因在质质粒DNA上称为为 其作用是 4 下列常在基因工程中作为载为载 体的是 A 苏苏云金芽孢孢杆
12、菌抗虫基因 B 土壤农农杆菌环环状RNA分子 C 大肠肠杆菌的质质粒 D 动动物细细胞的染色体 解析 质质粒是基因工程中最常用的载载体 是一种裸露的 结结构简单简单 独立于细细菌拟拟核 DNA之外 并具有自我复制能力的双链环链环 状 DNA分子 具有一至多个限制酶切割位点 进进入受体细细胞后能自主复制 具有标记标记 基因 便于重组组DNA的鉴鉴定与选择选择 答案 1 DNA 能够够自我复制 具 有遗传遗传 效应应 2 3 标记标记 基因 供重组组DNA的鉴鉴定和选择选择 4 C 变变式训练训练 质质粒是常用的基因工程载载体 如图图是某种天 然土壤农农杆菌Ti质质粒结结构示意图图 标标示了部分
13、基因及部分限制酶作用位点 据图图分析下列 说说法正确的是 A 图图中的终终止子是由三个相邻邻碱基组组成的 终终止密码码 B 用农农杆菌转转化法可将该质该质 粒构建的表达 载载体导导入动动物细细胞 C 用限制酶 和DNA连连接酶改造后的质质粒 无法被限制酶 切割 D 用限制酶 处处理能防止该质该质 粒构建的表 达载载体引起植物疯长疯长 解析 选选D 密码码子是mRNA上三个相邻邻的 碱基 不会出现现在DNA上 农农杆菌转转化法是 将重组载组载 体导导入植物细细胞 用限制酶 和 DNA连连接酶构建的表达载载体中存在限制酶 的识别识别 位点 用限制酶 切割后 编码编码 控制 细细胞分裂素合成的物质质就不能合成了 知能演练轻巧夺冠 本部分内容讲解结束 按ESC键键退出全屏播放
