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1、专题1 基因工程,专题1 基因工程,11DNA重组技术的基本工具,学习导航1.了解限制酶及DNA连接酶的来源。2.掌握限制酶及DNA连接酶的作用。难点3.理解载体需具备的条件。重点,一、基因工程,DNA重组技术,基因,DNA分子水平,新的生物类型和生物产品,想一想1从结构上分析，为什么不同生物的DNA能够重组？【提示】(1)基本单位相同。(2)空间结构相同。,二、限制性核酸内切酶“分子手术刀”1.来源：主要来自于_。2.特点(1)识别双链DNA分子的某种_序列;(2)使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的_断开。,原核生物,特定核苷酸,磷酸二酯键,3.作用结果(1)黏性末端：在所识别序列的_将
2、DNA的两条链分别切开时形成的末端。(2)平末端：在所识别序列的_处切开时形成的末端。,中心轴线两侧,中心轴线,想一想2限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶的哪种特性？【提示】限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，这说明了酶具有专一性。,三、DNA连接酶“分子缝合针”1.种类,大肠杆菌,黏性,T4噬菌体,平,2.作用：将切下的DNA片段“缝合”，恢复被限制酶切开的_，拼接成新的DNA分子。四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”1.种类：质粒、_的衍生物、动植物病毒等。,磷酸二酯键,噬菌体,2.适合作为载体的特点(1)有一个至多个_切割位点，供外源DNA片段(基因)插
3、入其中。(2)进入受体细胞后，能够停留在细胞中_，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DNA的鉴定和选择。,限制酶,自我复制,遗传标记,要点一限制性核酸内切酶1.化学本质：蛋白质。2.切割位点：磷酸二酯键。磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键,而限制酶切割的只能是箭头所指处的化学键,因为圈中另一个化学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,4.限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较(1)相同点：都作用于DNA分子中的化学键。(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的磷酸二酯键，而后者作用于两个碱基之间的氢键。,特
4、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配对的单链延伸末端结构，它们能够通过碱基间的互补配对重新结合，而具有平末端的DNA片段不容易结合。,限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如图为四种限制酶BamH I，EcoR I，Hind以及Bgl 的辨识序列。箭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片段末端可以互补黏合，其正确的末端序列应该为(),BamH I EcoR Hind Bgl GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA,ABamH和EcoR
5、；末端互补序列AATTBBamH和Hind；末端互补序列GATCCEcoR和Hind;末端互补序列AATTDBamH和Bgl;末端互补序列GATC,【解析】A项中BamH酶切出的末端序列为GATC，EcoR酶切出的末端序列为AATT，两者不互补；B项Hind酶切出的末端序列为AGCT，与BamH 酶切出的末端序列不互补；同理可推，C项中也不互补，只有D项中才互补。【答案】D,互动探究(1)分析上述不同限制酶具有不同的识别序列，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生黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？,【提示】(1)酶具有专一性。(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性
6、末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的方式来完成黏合。,要点二DNA连接酶1.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较,2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较(1)区别,(2)两者的关系可表示为：,下列关于DNA连接酶的作用，叙述正确的是()A能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，也能将双链DNA分子的黏性末端之间的氢键进行连接B将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键,C连接两条DNA链上碱基之间的氢键D将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键【解析】DNA连接酶连接两个DNA片段,以恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，而非氢键。【答案】D,【探规寻律】几种酶的作用部位限
7、制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶作用于部位,DNA解旋酶作用于部位。,变式训练据下图所示,有关酶功能的叙述错误的是(),A限制性核酸内切酶可以切断a处BDNA聚合酶可以连接a处C解旋酶可以使b处解开DDNA连接酶可以连接c处解析：选D。限制性核酸内切酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如题图a处。DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸,二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。解旋酶能解开碱基对之间的氢键，即使b处解开，DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖,形成磷酸二酯键,如a处。而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸
8、和脱氧核糖。,要点三常用的载体质粒1.来源：质粒主要存在于细菌、酵母菌等生物中。2.结构：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并且具有自我复制能力的双链环状DNA分子，如下图所示：,3.标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组DNA进行鉴定和选择。4.载体的作用(1)用它作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中去。(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。,特别提醒(1)主动运输中载体的化学本质是蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等物质进出细胞。(2)基因工程中的载体的化学本质是DNA，其作用是携带目的基因进入受体细胞。,(2012
9、长沙一中高二质检)如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。,(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。,(2)若质粒DNA分子的切割末端为A,TGCGC)，则与之连接的目的基因切割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_，其作用是_。,(4)下列常在基因工程中作为载体的是()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌环状RNA分子C大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体,【解析】质粒是基因工程中最常用的载体,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状
10、DNA分子，具有一至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自主复制，具有标记基因便于重组DNA的鉴定与选择。,【答案】(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2)(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C,变式训练质粒是常用的基因工程载体。如图是某种天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(标示了部分基因及部分限制酶作用位点)，据图分析下列说法正确的是(),A图中的终止子是由三个相邻碱基组成的终止密码B用农杆菌转化法可将该质粒构建的表达载体导入动物细胞C用限制酶和DNA连接酶改造后的质粒无法被限制酶切割D用限制酶处理能防止该质粒构建的表达载体引起植物疯长,解析：选D。密码子是mRNA上三个相邻的碱基，不会出现在DNA上；农杆菌转化法是将重组载体导入植物细胞；用限制酶和DNA连接酶构建的表达载体中存在限制酶的识别位点；用限制酶切割后，编码控制细胞分裂素合成的物质就不能合成了。,
