学案 选修311

1、专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具自主学习与要点讲解：一、基因工程的定义：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。1、基因工程的别名： 或 。2、操作环境：生物体外3、操作对象： 。4、操作水平： 。5、基本过程：剪切拼接导入表达6、结果：人类需要的基因产物7、基因工程得以实现的理论基础：所有生物的DNA都是以4种 为基本单位，构成独特的 结构，这为不同种生物DNA拼接成功提供物质基础。所有生物共用一套

2、遗传 ，为某生物的基因能够在其他生物细胞内正常指导蛋白质的合成提供可能。二、DNA重组技术的基本工具：（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”：1、名称：限制性核酸内切酶，又叫 。2、来源：主要来自 。（为什么真核生物没有？）3、种类：约4000种。4、例： 、 。5、特点（作用）：只能识别 序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开6、结果：形成 或 。黏性末端：限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端。平末端：限制酶在它识别序列的中轴线将DNA切开时，产生的是平末端。 如：EcoRI： （在G与A之间切割） 如：SmaI： （在G与C之间切割）（二）DNA连接酶

3、分子缝合针1、种类： 、 。（1）E·coliDNA连接酶：来源： 。特点（作用）：只能将双链DNA片段 之间连接起来。（不能将双链DNA片段 之间连接起来）（2）T4DNA连接酶：来源： 。特点（作用）：既能将双链DNA片段 之间连接起来，又能将双链DNA片段 之间连接起来。2、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。（形成磷酸二酯键）3、结果：形成重组DNA分子。（三）基因进入受体细胞的载体分子运输车：1、种类： 、 、 。2、作用：携带 进入受体细胞3、特点：能 ，或整合到 上随之复制。有 限制酶切点，供外源DNA插入其中具有 ，便于鉴定和选择。如四环素抗性基因、氨苄青霉素

4、抗性基因等作为标记基因。4、例：常用的运载体 。（1）什么是质粒：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很小的 分子。（2）大肠杆菌质粒的结构：包括复制原点、抗性基因、目的基因插入位点。思考：1、为什么不同生物的DNA能够重组？ 2、原核生物中存在的限制酶有什么作用？为什么限制酶不切割自身的DNA？3、DNA连接酶与DNA聚合酶有什么区别？DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸连接在一起。DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起。两者的共同点都是形成磷酸二酯键。补充：基因的结构：（一）原核生物的基因结构：由编码区和非编码区组成。1、编码区：能够转录为mRNA，进而指

5、导蛋白质的合成，也就是能够编码蛋白质的区段。2、非编码区：不能转录为mRNA，也就是不能编码蛋白质的区段。（1）非编码区的组成：由编码区上游和编码区下游的DNA序列组成。（2）非编码区的的作用：起调控作用：在编码区上游的非编码区中，有RNA聚合酶识别和结合位点，即启动子。该位点被RNA聚合酶识别并结合后，RNA聚合酶才能催化DNA转录为RNA。在编码区下游的非编码区中，有RNA聚合酶脱离位点，即终止子。该位点被RNA聚合酶识别后，转录终止。（二）真核生物的基因结构：由编码区和非编码区组成。1、编码区：由外显子和内含子组成。 外显子是能够编码蛋白质的序列，内含子是不能编码蛋白质的序列。外显子被内

6、含子隔开。2、非编码区：与原核基因相同。例1、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之间例2、质粒是基因工程最常用的载体，它的主要特点是（ ）能自主复制 不能自主复制 结构很小 是蛋白质是环状RNA 是环状DNA 能“友好”地“借居”A B C D例3、下列有关基因工程中载体的说法正确的是 （ ）A在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C质粒是一种独立于细菌染色体外的链状D

7、NA分子D质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因例4、据下图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是（ ）A限制性内切酶可以切断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处例5、下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是 （ ）ADNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键BDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖CDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端 例6、限制性内切酶I的识别序列和切点是G¹GATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是¹GATC。在质粒上有酶

8、I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。（1）请画出质粒被限制酶I切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？拓展延伸：1、（多选）下列关于基因工程的说法正确的是（ ）A、基因工程的设计和施工都是在分子水平上进行的B、目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的C、基因工程能使科学家打破物种界限，定向地改造生物性状D、只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地进行表达2、在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是（ ）A、限制酶和连接酶

9、B、限制酶和水解酶 C、限制酶和运载体 D连接酶和运载体3、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4、下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是（ ）A、 B、 C、 D、5、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DNA6、下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是（ ）A、DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B、RNA聚合酶能与基因的特定位点结

10、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立进行的8、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9、下图是基因工程

11、主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（ ）A、DNA连接酶和解旋酶B、DNA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D、DNA聚合酶和RNA聚合酶10、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碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，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？其正确的末端互补序列为何？（ ） A、BamHI和EcoRI；末端互补序列AATT B、BamHI和Hind；末端互补序列GATCC、EcoRI和Hind；末端互补序列AATT D、Ba

12、mHI和BglII；末端互补序列GATC11、研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗生素首先应该（ ）A、仅有链霉素B、仅有氨苄青霉素C、同时有链霉素和氨苄青霉素 D、无链霉素和氨苄青霉素12、镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是（ ）A、 解旋酶 B、 DNA连接酶 C、 限制性内切酶 D、RNA聚合酶13、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成

13、熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：（1）促进果实成熟的重要激素是    。（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“分子手术刀”是 ，基因的“分子缝合针”是 ，基因的“分子运输车”是。（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是、和 。14、农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题。（1）为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是_。（2）要使载体与该抗病基因连接，首先应使用_进行切割。假如载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该载体连接的抗病基因分子末端是 （ ）（3）切割完成后，采用_酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为_。（4）再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去_棉花细胞，利用植物细胞具有的_性进行组织培养，从培养出的植株中_出抗病的棉花。（5）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是_ A、淀粉 B、脂类 C、蛋白质 D、核酸（6）转基因棉花获得的_是由该表达产物来体现的。专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具答案例1C、例2C、例3D、例4D、例5B例6 （3）可以