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1、11.11.1 DNADNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具【导学目标导学目标】 1.简述 DNA 重组技术所需三种基本工具的作用。 2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 【自主学习自主学习】 一、基因工程的概念 1.操作意图：按照人们的愿望，进行严格的 。 2操作场所：在 外进行。 3操作技术：利用了体外 DNA 重组和 等技术。 4操作结果：赋予生物以新的 ，从而创造出更符合人们需要的新的 和生物产品。 5操作水平：是在 水平上进行设计和施工的。 二、DNA 重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶“分子手术刀” (1)主要来源： 。 (2)作用：能够识别双链 DN
2、A 分子的某 种特定的核苷酸序列并且能使每一条链中特定 部位的两个核苷酸之间的 断开。 (3)结果：形成 DNA 片段末端。限制酶切割 DNA 分子产生的 DNA 片段末端有两种形式， 即 和 。 2DNA 连接酶“分子缝合针” (1)作用：将切下的双链 DN A 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的 ， 拼接成新的 DNA 分子。 (2)种类： Ecoli DNA 连接酶：从 中分离得到，只连接双链 DNA 片段互补的 末端。 T4DNA 连接酶：从 中分离出来，对于两种末端都能连接，但对 的连 接效率比较低。 3基因进入受体细胞的载体“分子运输车” (1)载体的条件 能够在细胞中 。 有一
3、个至多个 ，便于外源基因的插入。 具 有 ，供重组 DNA 的鉴定和选择。 (2)载体的种类 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于 之外，并具有 能 力的很小的 链环状 DNA 分子。含有一个至多个 ，供外源基因 插入其中，并带有特殊的 ，是基因工程最常用的载体。 噬菌体的衍生物。 动植物病毒。 思考交流思考交流 1只有 DNA 连接酶能连接形成磷酸二酯键吗？2如果受体细胞分别是动物细胞和细菌，所用的载体相同吗？2正误判断正误判断 1限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列。( ) 2天然的质粒可直接用作基因工程的载体。( ) 3限制性核酸内切酶与 DNA 连接酶作用位点相同，作用结果相反。( )
4、 4限制酶、DNA 连接酶和载体是基因工程中常用的工具酶。( ) 5基因工程中的载体与细胞膜上的载体本质相同。( ) 6不同限制酶的识别序列 不同，这属于酶的专一性特点。( ) 【合作探究合作探究】 一、如何理解基因工程的概念？应用技术应用技术DNA 重组、转基因等技术操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程剪切拼接导入表达结果结果人类需要的性状或基因产物例例 1 1 下列叙述不符合基因工程的是 ( ) A将人的干扰素基因重组到质粒后导入细菌的技术是转基因技术 B基因工程是在分子水平上进行的生物技术 C 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DN
5、A 上 D通过转基因技术可以将某些“特殊”基因转移到受体生物中，从而得到人类需要的 产物 【答案】 C 二、基因工程中各种工具的具体作用有哪些？各种工具有什么作用特点？例例 2 2 现有一长度为 1 000 个碱基对(bp)的 DNA 分子，用限制性核酸内切酶 EcoR 酶 切后得到的 DNA 分子仍是 1 000 bp，用 Kpn 单独酶切得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子，用 EcoR 、Kpn 同时酶切后得到 200 bp 和 600 bp 两种 长度的 DNA 分子。 该 DNA 分子的酶切图谱正确的是( )(2)位置判断，新增加的一种酶将原有酶切开的 DN
6、A 片段再次切开，消失的 DNA 片段 上有该酶的切点。 【答案】D 从题干中“用限制性核酸内切酶 EcoR 酶切后得到的 DNA 分子仍是 1 000 bp” ，再结合选项中 DNA 分子的可能酶切图谱分析可知，此 DNA 分子是环状，故 A、B 排除。同理，从“用 Kpn 单独酶切得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子” ，又可3推知图谱中应有两个 Kpn 酶切位点，故选 D。 三、列表比较 1.两类 DNA 连接酶的比较种类种类EcoliEcoli DNADNA 连接酶连接酶T T4 4 DNADNA 连接酶连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能特性只能将双链 DNA
7、片段互补的黏性末 端之间的磷酸二酯键连接起来缝合两种末端，但连接平末端之间 的效率较低相同点都能缝合 2.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较比较项目比较项目DNADNA 连接酶连接酶DNADNA 聚合酶聚合酶相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键模板不需要模板需要 DNA 的一条链为模板作用对象作用结果形成完整的 DNA 分子不同点用途基因工程DNA 复制三、运载体的作用在基因工程中的作用是什么？作为运载体应具备哪些条件？【达标检测达标检测】 课堂达标课堂达标 1 科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的 最终目的是( ) A定向提取生物体的 DNA 分子
8、B定向地对 DNA 分子进行人工“剪切” C在生物体外对 DNA 分子进行改造 D定向地改造生物的遗传性状 2下列属于“分子缝合针”的是( ) EcoilDNA 连接酶 T4DNA 连接酶 DNA 聚合酶 解旋酶 RNA 聚合酶 A B C D 3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的影响 C限制性核酸内切酶能识别和切割 RNA D限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 4下列哪项不是基因工程中经常使用的运载目的基因的载体( ) A细菌质粒 B 噬菌体 C细菌核区中的 DNA D动 植物病毒
9、5一 DNA 分子碱基对序列片段为：，有一种酶能识别 GAATTC 序列，并在GAATTC CTTAAGG 和 A 之间将 DNA 分子切开。据此，回答下列问题：(1)该酶破坏的是哪种化学键？_ _。该酶的名称叫_。(2)DNA 分子经该种酶切割产生的 DNA 分子片段末端通常有两种形式，上述 DNA 分子经4切割后形成的末端是哪一种？_。 (3)若想把切口重新连接起来，则需要用_酶，根据酶的来源不同，可以将这些 酶分为两类，该题中应该用哪一类？_。 课外强化课外强化 1美国科学家培育出世界上首只转基因夜光猫，这是美国新奥尔良德班濒危物种研究 中心的一项基因试验。夜光猫的培育施工是在 DNA
10、分子水平上进行的。下列有关说法中正 确的是 A基因工程中的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和载体 BDNA 连接酶可将任意的 DNA 片段通过形成磷酸二酯键而连接起来 C质粒上必须有标记基因才可作为载体 D质粒是原核生物细胞质中的环状 DNA 分子 2在基因工程中用来修饰、改造生物基因的工具是( ) A限制酶和水解酶 B限制酶和 DNA 连接酶 C限制酶和载体 DDNA 连接酶和载体 3质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细 菌体内。质粒上有标记基因如 下图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位 置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是
11、外源基因插入位置(插入点有 a、b、c)， 请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的 一组是( )A.是 c；是 b；是 a B是 a 和 b；是 a；是 b C是 a 和 b；是 b；是 a D是 c；是 a；是 b 4下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、 DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )A B C D 5下图为重组 DNA 分子构建的示意图，回答以下问题。细菌在含氨苄青霉素的 培养基上的生长状况细菌在含四环素的培养基上 的生长状况能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长5(1)图中，数字 1、2、3、4 代表_，过程 A、过程 B 和 过程 C 所需要的工具分别是_、_和_。 (2)写出结构 5、6、7 的名称。 结构 5：_ ； 结构 6：_ _；结构 7：_。 (3)进行过程 A 和过程 B 使用的工具必须是_，它们主要从_中 分离和提纯。 (4)图中整个操作环境是_。 A细胞内 B细胞外 C细胞内和细胞外 (5)结构 5 主要来自于_(生物)，在基因工程中所起的作用是 _。