重组技术的基本工具.doc

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1、基因工程和蛋白质工程一、高中生物课标要求高中生物新课程标准江苏省高中生物教学要求2010生物科(江苏卷)考试说明等级要求模块三 现代生物科技专题 模块三现代生物科技专题模块三现代生物科技专题ABC具体内容标准活动建议学习要具体考点4.基因工程4.基因工程简述基因工程的诞生简述基因工程的原理及技术说出基因工程的概念 简述基因工程的诞生简述基因工程的原理及技术简述基因工程的诞生历程认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新分析基因工程研究的理论基础说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用简述基因工程基本操作程序的四个步骤简述目的基因的获得、运载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其

2、基本原理举例说出基因工程的应用举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景，讨论转基因生物的利与弊举例说出基因工程的应用关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高简述蛋白质工程举例说出蛋白质工程崛起的缘由简述蛋白质工程的原理简述蛋白质工程通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力二、教材分析由上表可知，本专题的B级要求的考点是基因工程的应用。而基因工程的应用是建立在掌握基因工程的基本原理、工具、操作流程的基础上，所以尽管基因工程的原理及技术的考查等级为A级，但仍然是值得我们去注意的考点之一。从近三年江苏生物试题看，该部分对知识的考

3、查侧重于基因工程的工具、基因工程的操作过程。命题角度主要是和生物前沿科技热点相结合，如2009年江苏生物第34以Bt毒素蛋白基因植物的培育过程为背景材料考查基因工程的关键操作步骤。学习中注意：1、以工具酶为主的试题考查仍占主要地位。2、关注基因工程操作流程中各阶段的原理、方法。3、结合社会热点的基因工程应用方面的考查要重视。本专题的教学应紧密联系必修2的基础知识。例如，在学习限制性核酸内切酶与DNA连接酶时，可与DNA的结构知识联系。在学习目的基因的检测时，可与必修2中DNA指导蛋白质合成的过程联系。在学习PCR扩增技术时，可联系必修2的DNA复制的内容。基因工程是生物工程的主要领域，常与其他

4、技术组合运用而达到定向改造生物的目的。如基因工程与植物组织培养相结合培养转基因植物。基因工程与动物细胞工程、胚胎工程结合培养转基因动物。三、知识网络课题1 基因工程概述-基因工程的工具教学目标考点1基因工程的诞生（A级，课标要求1、说出基因工程的概念；2、简述基因工程的诞生历程；3、认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新）考点2基因工程的原理及技术（A级，课标要求：1、分析基因工程研究的理论基础；2、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用）重点：说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用案例引入据统计，1999年至2006年间，全国累计推广国产转基因抗虫棉1.56亿亩，为国家和农

5、民增收节支400亿元人民币。转基因抗虫棉的产业化缩短了我国农业生物技术与国际先进水平的技术差异，增强了我国农业新兴生物产业的国际竞争力，提升了我国农业科技的国际地位。那么，转基因抗虫棉是利用什么技术培育出来的呢？这项技术需要那些基本工具呢？自主学习一、基因工程的诞生和发展1理论基础：艾弗里证明了 、沃森和克里克阐明的 、尼伦贝格等破译了 ，这些为基因工程的创立作出了重要的理论铺垫。2技术支持： 等工具酶、质粒等载体和 的发现，直接促使了基因工程应运而生。显微注射技术、DNA碱基分析技术、PCR技术等促进了基因工程的发展。3基因工程的概念：指在体外 通过人工 和 等方法，对生物的基因进行 ，然后

6、导入受体细胞并使 在受体细胞中表达，产生人类需要的 的技术。基因工程是在 水平上操作、改变生物 的技术，包括 、 及在受体细胞的 和 等过程。4基因工程的诞生和发展：（1）1973年，美国科学家科恩等将两种不同来源的DNA分子进行体外重组，并首次实现了在 的表达。创立了基因的 新技术。（2）1982年，美国科学家帕米特等采用 法，将经过重组的带有大鼠生长激素基因的质粒转入小鼠的 内，并将 植入小鼠体内妊娠，分娩出了带有大鼠生长激素基因的小鼠。这是基因工程发展史上的一个里程碑。二、基因工程的工具酶与载体1“分子手术刀” ，简称 ，它主要存在于 中，它作用的特点是 。DNA分子经限制酶切割产生的D

7、NA片段未端通常有两种形式黏性末端和平末端。当限制酶在它的识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的叫黏性末端，它带有伸出的 ，它们之间正好 。当限制酶在它的识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。思考：基因剪刀的实质是“剪开”DNA分子中的什么部位？2“分子缝合针” ： DNA连接酶可把两条DNA的切口处连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。根据DNA连接酶的来源不同，可将这些酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称EcoliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。EcoliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间

8、连接起来，而T4噬菌体连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。3“分子运输车” ：a:运载体的特点：质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中；携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；质粒DNA分子上有特殊的遗传标记基因，如抗四环、氨苄青霉素等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。b.常用的载体有 ，其中最常用的是载体是 。c.重组DNA分子：用 切割 和 并通过 的连接，就能将质粒和外源DNA分子组成一个重组DN

9、A分子。师生交流讨论1什么是基因工程？基因工程的操作环境？原理？过程？结果？2.限制性核酸内切酶的来源？作用特点？结果？3.DNA连接酶的作用特点？作用对象？作用结果？4.常用的载体？作为载体需具备的条件？拓展延伸1.DNA的基本组成单位？结构？2.DNA连接酶与DNA聚合酶的作用不同点？典型例题1、下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是（ ）A、一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B、限制性核酸内切酶的活性受温度影响C、限制性核酸内切酶能识别和切割RNAD、限制性核酸内切酶可从原核生物中提取解析：限制性核酸内切酶主要存在于微生物中。一种限制性核酸内切酶只能识别一种

10、特定的核苷酸序列，并能在特定的切点切割DNA分子，它不能识别和切割RNA。由于限制性核酸内切酶的化学本质是蛋白质，其活性易受温度等外界环境的影响。2依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（ ） A切断a处的酶为限制核酸性内切酶 B连接a处的酶为DNA连接酶 C切断b处的酶为解旋酶 D切断b处的为限制性内切酶解析：考查学生的识图能力，明确磷酸二酯键的位置。限制核酸性内切酶、DNA连接酶的作用位点都为磷酸二酯键，解旋酶的作用位点为氢键。课后题组1实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在

11、G和A之间，这是应用了酶的A酶的高效性 B酶的专一性 C酶的多样性 D酶的催化活性受外界条件影响2以下说法正确的是 A所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列B质粒是基因工程中惟一的运载体C运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复3.下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是A B C D4不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A能复制 B有多个限制酶切点C具有标记基因 D它是环状DNA5.基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是A.目的基因 限制性内切酶 运载体 体细胞 B.重组DNA RNA聚合酶

12、限制性内切酶 连接酶C.工具酶 目的基因 运载体 受体细胞D.模板DNA 信使RNA 质粒 受体细胞6下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是ADNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接BRNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞7.下列关于限制酶的说法不正确的是A.限制酶广泛存在于各种生物中，尤其在微生物细胞中分布最多B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列C.限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性D.限制酶的作用只是用来提取目的基因8有关基因工程的叙述中，不正确

13、的是 A.DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来 B.限制性内切酶可用于目的基因的获得 C.目的基因须由运载体导入受体细胞 D.人工合成目的基因不用限制性内切酶9下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是ACTTAAG，切点在C和T之间 BCTTAAG，切点在G和A之间CGAATTC，切点在G和A之间 DGAATTC，切点在C和T之间 10.下列关于质粒的叙述，正确的是A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独

14、立进行的11科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是A提高受体细胞在自然环境中的耐热性 B有利于检测目的基因否导入受体细胞C增加质粒分子的相对分子质量 D便于与外源基因连接12下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是ADNA连接酶和解旋酶BDNA聚合酶和限制性核酸内切酶C限制性核酸内切酶和DNA连接酶DDNA聚合酶和RNA聚合酶4基因工程中涉及多种工具酶。(1)限制性内切酶是一类能识别特定核苷酸序列并在特定位点切割双链DNA的“基因剪刀”。被限制酶识别的序列往往正反读顺序相同，断裂的位置交错，但又是围绕着一个轴线(对称轴)对称排列，如下左图。PstI和EcoRI都是限制酶。请补全下右图中的互补链，画出对称轴以及切割后的产物。(2)DNA连接酶是基因操作的“针线”，其作用是把基于_能力而粘贴在一起但存在的切口封闭，进而才可能形成有意义的_。(3)逆转录酶也常被用于基因工程，其存在于_(生物)中，催化以_为模板合成DNA的过程。答案：碱基互补配对 重组DNA 某些病毒 RNA