11DNA重组技术的基本工具

1、 高二历史必修三 高二生物选修三教学设计姓名：_班级：_学号：_专题一基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具【学习目标】 1.简述DNA重组技术所需要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。【学习重点】DNA重组技术所需要三种基本工具的作用。 【学习难点】基因工程载体需要具备的条件。【自主学习】一基因工程的概念1对基因工程概念的理解操作环境操作对象操作水平基本过程结果 2基因工程的原理和理论基础(1)原理：_。思考：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。为什么？(2)理论基础：拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧

2、核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。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。二基因工程操作的基本工具1限制性核酸内切酶(1)来源：主要从 生物中分离出来。 例：EcoR(2) -GAATTC- -CTTAAG- Sma -CCCGGG- -GGGCCC- 这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。规律方法：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

3、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。2DNA连接酶(1)作用：将_“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。(2)种类： 种类比较项目Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只能“缝合”具有 的双链DNA片段既可以“缝合”双链DNA片段互补的 ，也可以“缝合”双链DNA片段的 思维拓展：1DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较(1)区别：作用应用限制性核酸内切酶使特定部位

4、的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于目的基因和载体的连接(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_，后者作用于_。3DNA连接酶与DNA聚合酶的比较比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质相同，都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键不同点是否需要模板不需要需要接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键作用结果将已存在的DNA片段连接合成新的DNA分子用途基因工程DNA复

5、制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：_。(2)作用于b(氢键)的酶有：_。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。3运载体(1)作用：将 送入细胞中。(2)种类： （基因工程最常用的运载体）、噬菌体衍生物和 等。(3)【习题巩固】()1.下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是 AB C D()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

6、酶作用的正确顺序是 A B C D()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 ()4.下列关于限制性核酸内切酶的叙述，错误的是 A限制性核酸内切酶可从原核生物中提取B同一种限制酶切割不同的DNA分子产生的末端能够进行碱基互补配对C限制酶能任意切割DNA分子，从而产生大量的DNA片段D每一种限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列()5.下列有关DNA连接酶的叙述正确的是催化具有相同的

7、黏性末端的DNA片段之间连接 催化具有不同的黏性末端的DNA片段之间连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 催化脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成A B C D()6作为基因工程中的“分子运输车”，载体应具备的条件是 必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去大小应合适，太大则不易操作A B C D()7下列对基因工程的理解，正确的是 它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传

8、特性的工程 对基因进行人为改造是体外进行的人为的基因重组 在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术 在DNA分子水平上进行操作AB C D()8下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是 A将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键B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C连接两条DNA链上碱基之间的氢键D只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段平末端之间进行连接()9水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中由三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作

9、用是 A促使目的基因导入受体细胞中 B促使目的基因在受体细胞中复制C促使目的基因容易被检测出来 D促使目的基因容易成功表达()10下图表示限制酶切割DNA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()11据图判断，有关工具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()12下图为四种限制酶BamH、EcoR、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

10、，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？其正确的末端互补序列应该为 ABamH和EcoR；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Bg l；末端互补序列GATC()13现有一长度为1 000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。下图中DNA分子的酶切图谱正确的是 14通过DNA重组技术使原有基因得

11、以改造的动物称为转基因动物。科学家运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是GGATCC，请回答：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人的蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。(3)人的蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_，“插入”时用的工具是_，其种类有_。15下面是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：_，_。(2)若质粒DNA分子的切割末端为，则

12、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16下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及切割位点ATCCGCTTATTCCCGGCCTATTCGCTTAGGCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以