专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具
文档属性
| 名称 | 专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2013-04-04 20:57:08 | ||
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文档简介
课件35张PPT。理解教材新知专
题
11.1把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二考向三1．基因工程突破了生殖隔离，实现
了不同种生物间的基因重组。
2．不同生物基因能拼接在一起的理
论基础是DNA分子都是由4种脱
氧核苷酸构成的规则的双螺旋结
构。
3．外源DNA导入受体细胞表达的理
论基础是密码子的通用性。
4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特
定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。
5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个脱氧核苷酸
间的磷酸二酯键。
6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍
生物、动植物病毒等。[自读教材·夯基础]
1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展
(1)基础理论的重大突破：
① 是遗传物质的证明；DNA②DNA双螺旋结构和 的确立；
③ 的破译。
(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：
①基因转移载体和 相继发现；
② 技术的发明；
③DNA体外重组得到实现， 获得成功。
(3)基因工程的发展与完善：
1983年，世界第一例 培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。1988年 的发明，使基因工程进一步发展和完善。中心法则遗传密码工具酶DNA合成和测序重组DNA表达实验转基因烟草PCR技术 1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么？
提示：基因重组。
2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么？
提示：生物共用一套遗传密码。[跟随名师·解疑难]
1．对基因工程概念的理解 2．基因工程的原理和理论基础
(1)原理：基因重组。
(2)理论基础：
①拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。
②表达：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。[自读教材·夯基础]
1．限制性核酸内切酶
(1)来源：主要从 生物中分离出来。原核 2．DNA连接酶
(1)作用：将双链 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。
(2)种类：DNA磷酸二酯键大肠杆菌T4噬菌体黏性末端黏性末端平末端3．运载体
(1)作用：将 送入细胞中。
(2)种类： 、λ噬菌体衍生物和 等。外源基因动植物病毒质粒 1．结合DNA复制的过程分析，限制酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？
提示：限制酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。
2．结合教材P5图1-3，分析黏性末端和平末端是如何形成的？
提示：限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心轴线切开就产生平末端。 3．限制酶切割产生的黏性末端和平末端在恢复时需用什么酶？所用的该种酶是否可以不加选择？为什么？
提示：DNA连接酶。不可以，E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶既可以连接黏性末端又可以连接平末端。[跟随名师·解疑难]
1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较
(1)区别：(2)两者的关系可表示为： 2．限制性核酸内切酶与解旋酶的区别
(1)相同点：都是作用于DNA分子中的化学键。
(2)不同点：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯键，后者作用于氢键。
3．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 4．上述四种酶的作用部位图解
( 1)作用于a(磷酸二酯键)的酶有：限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶。
(2)作用于b(氢键)的酶是解旋酶。
[特别提醒]
(1)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同；同一个DNA分子用不同限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。
(2)不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互补则可以相互重新配对。 [例1] 下表所示为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确的是( )注：Y＝C或T，R＝A或G。↓↓↓↓↓↓A．限制酶切割后不一定形成黏性末端
B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部
C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
[思路点拨] [精讲精析] 由表中信息可知，HindⅡ能识别4种不同的核苷酸序列，选项D错误；Sau3AⅠ酶的切割位点在识别序列的外部，选项B错误；BamHⅠ酶与Sau3AⅠ酶切割后能形成相同的黏性末端，选项C错误；SmaⅠ酶切割后产生的是平末端，选项A正确。
[答案] A互补对称； 以为轴，两侧碱基互补对称。 (2)判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是：将黏性末端或平末端之一旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。 限制酶的识别序列和切割末端的判断
(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是
奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴
线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对
称重复排列的。如 以中心线为轴，两侧碱基 解析：只有②和④的黏性末端的碱基都是互补的，它们可
能是由同一种限制酶切割而成的。
答案：D下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是( )A．①② B．②③
C．③④ D．②④ [例2] 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．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③② [思路点拨] [精讲精析] 本题考查不同工具酶的作用及作用特点。图示中①表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制性核酸内切酶；②是黏性末端连接的过程，用到的酶是DNA连接酶；③是DNA分子解旋的过程，要用解旋酶；④是DNA复制过程，需要DNA聚合酶。
[答案] C (1)DNA连接酶的作用不是连接互补的碱基之间的氢键，而是脱氧核糖和磷酸间的磷酸二酯键。
(2)限制酶切割一次，会产生2个黏性末端或平末端，水解2个磷酸二酯键。
(3)限制酶的作用并非只是切取目的基因，还用于切割运载体。 [例3] 下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是 ( )[思路点拨] [精讲精析] A项破坏了复制必需的序列，不能复制。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。
[答案] C 对限制酶和载体切割位点的说明 (1)若用于切割载体的限制酶有多个切点，则切割后载体可能丢失含有复制起始点的片段，重组DNA分子进入受体细胞后便不能进行自主复制。
(2)切点所处位置必须在载体本身需要的基因片段之外，以避免载体因目的基因的插入而失活。点此进入
题
11.1把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二考向三1．基因工程突破了生殖隔离，实现
了不同种生物间的基因重组。
2．不同生物基因能拼接在一起的理
论基础是DNA分子都是由4种脱
氧核苷酸构成的规则的双螺旋结
构。
3．外源DNA导入受体细胞表达的理
论基础是密码子的通用性。
4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特
定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。
5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个脱氧核苷酸
间的磷酸二酯键。
6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍
生物、动植物病毒等。[自读教材·夯基础]
1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展
(1)基础理论的重大突破：
① 是遗传物质的证明；DNA②DNA双螺旋结构和 的确立；
③ 的破译。
(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：
①基因转移载体和 相继发现；
② 技术的发明；
③DNA体外重组得到实现， 获得成功。
(3)基因工程的发展与完善：
1983年，世界第一例 培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。1988年 的发明，使基因工程进一步发展和完善。中心法则遗传密码工具酶DNA合成和测序重组DNA表达实验转基因烟草PCR技术 1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么？
提示：基因重组。
2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么？
提示：生物共用一套遗传密码。[跟随名师·解疑难]
1．对基因工程概念的理解 2．基因工程的原理和理论基础
(1)原理：基因重组。
(2)理论基础：
①拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。
②表达：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。[自读教材·夯基础]
1．限制性核酸内切酶
(1)来源：主要从 生物中分离出来。原核 2．DNA连接酶
(1)作用：将双链 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。
(2)种类：DNA磷酸二酯键大肠杆菌T4噬菌体黏性末端黏性末端平末端3．运载体
(1)作用：将 送入细胞中。
(2)种类： 、λ噬菌体衍生物和 等。外源基因动植物病毒质粒 1．结合DNA复制的过程分析，限制酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？
提示：限制酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。
2．结合教材P5图1-3，分析黏性末端和平末端是如何形成的？
提示：限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心轴线切开就产生平末端。 3．限制酶切割产生的黏性末端和平末端在恢复时需用什么酶？所用的该种酶是否可以不加选择？为什么？
提示：DNA连接酶。不可以，E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶既可以连接黏性末端又可以连接平末端。[跟随名师·解疑难]
1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较
(1)区别：(2)两者的关系可表示为： 2．限制性核酸内切酶与解旋酶的区别
(1)相同点：都是作用于DNA分子中的化学键。
(2)不同点：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯键，后者作用于氢键。
3．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 4．上述四种酶的作用部位图解
( 1)作用于a(磷酸二酯键)的酶有：限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶。
(2)作用于b(氢键)的酶是解旋酶。
[特别提醒]
(1)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端都相同；同一个DNA分子用不同限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。
(2)不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互补则可以相互重新配对。 [例1] 下表所示为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正确的是( )注：Y＝C或T，R＝A或G。↓↓↓↓↓↓A．限制酶切割后不一定形成黏性末端
B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部
C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
[思路点拨] [精讲精析] 由表中信息可知，HindⅡ能识别4种不同的核苷酸序列，选项D错误；Sau3AⅠ酶的切割位点在识别序列的外部，选项B错误；BamHⅠ酶与Sau3AⅠ酶切割后能形成相同的黏性末端，选项C错误；SmaⅠ酶切割后产生的是平末端，选项A正确。
[答案] A互补对称； 以为轴，两侧碱基互补对称。 (2)判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是：将黏性末端或平末端之一旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。 限制酶的识别序列和切割末端的判断
(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是
奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴
线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对
称重复排列的。如 以中心线为轴，两侧碱基 解析：只有②和④的黏性末端的碱基都是互补的，它们可
能是由同一种限制酶切割而成的。
答案：D下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是( )A．①② B．②③
C．③④ D．②④ [例2] 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．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③② [思路点拨] [精讲精析] 本题考查不同工具酶的作用及作用特点。图示中①表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制性核酸内切酶；②是黏性末端连接的过程，用到的酶是DNA连接酶；③是DNA分子解旋的过程，要用解旋酶；④是DNA复制过程，需要DNA聚合酶。
[答案] C (1)DNA连接酶的作用不是连接互补的碱基之间的氢键，而是脱氧核糖和磷酸间的磷酸二酯键。
(2)限制酶切割一次，会产生2个黏性末端或平末端，水解2个磷酸二酯键。
(3)限制酶的作用并非只是切取目的基因，还用于切割运载体。 [例3] 下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是 ( )[思路点拨] [精讲精析] A项破坏了复制必需的序列，不能复制。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。
[答案] C 对限制酶和载体切割位点的说明 (1)若用于切割载体的限制酶有多个切点，则切割后载体可能丢失含有复制起始点的片段，重组DNA分子进入受体细胞后便不能进行自主复制。
(2)切点所处位置必须在载体本身需要的基因片段之外，以避免载体因目的基因的插入而失活。点此进入