專題1 11 DNA重組技術的基本工具

1、理解教材新知理解教材新知專專題題1 11.11.1把握熱點考向把握熱點考向應用創(chuàng)新演練應用創(chuàng)新演練知識點一知識點一知識點二知識點二考向一考向一考向二考向二考向三考向三返回返回返回 1基因工程突破了生殖隔離，實現了基因工程突破了生殖隔離，實現了 不同種生物間的基因重組。不同種生物間的基因重組。 2不同生物基因能拼接在一起的理論不同生物基因能拼接在一起的理論 基礎是基礎是DNA分子都是由分子都是由4種脫氧核種脫氧核 苷酸構成的規(guī)則的雙螺旋結構。苷酸構成的規(guī)則的雙螺旋結構。3外源外源DNA導入受體細胞表達的理論基礎是密碼子的通用導入受體細胞表達的理論基礎是密碼子的通用 性。性。4限制性核酸內切酶的作

2、用特點是識別雙鏈限制性核酸內切酶的作用特點是識別雙鏈DNA分子特定分子特定 的核苷酸序列，并在特定位點上切割。的核苷酸序列，并在特定位點上切割。5限制酶和限制酶和DNA連接酶的作用部位都是兩個核苷酸間的磷連接酶的作用部位都是兩個核苷酸間的磷酸二酯鍵。酸二酯鍵。6在基因工程中使用的載體除質粒外，還有在基因工程中使用的載體除質粒外，還有噬菌體的衍噬菌體的衍生物、動植物病毒等。生物、動植物病毒等。返回返回自讀教材自讀教材夯基礎夯基礎1基因工程的概念基因工程的概念2基因工程的誕生和發(fā)展基因工程的誕生和發(fā)展(1)基礎理論的重大突破：基礎理論的重大突破： 是遺傳物質的證明；是遺傳物質的證明；DNA返回DN

3、A雙螺旋結構和雙螺旋結構和 的確立；的確立； 的破譯。的破譯。(2)技術發(fā)明使基因工程的實施成為可能：技術發(fā)明使基因工程的實施成為可能：基因轉移載體和基因轉移載體和 相繼發(fā)現；相繼發(fā)現； 技術的發(fā)明；技術的發(fā)明；DNA體外重組得到實現及體外重組得到實現及 獲得成功。獲得成功。(3)基因工程的發(fā)展與完善：基因工程的發(fā)展與完善：1983年，世界第一例年，世界第一例 培養(yǎng)成功，基因工程進入培養(yǎng)成功，基因工程進入迅速發(fā)展階段。迅速發(fā)展階段。1988年年 的發(fā)明，使基因工程進一的發(fā)明，使基因工程進一步發(fā)展和完善。步發(fā)展和完善。中心法則中心法則遺傳密碼遺傳密碼工具酶工具酶DNA合成和測序合成和測序重組重組

4、DNA表達實驗表達實驗轉基因煙草轉基因煙草PCR技術技術返回 1通過分析基因工程的概念，討論基因工程的原理通過分析基因工程的概念，討論基因工程的原理是什么。是什么。 提示：提示：基因重組?；蛑亟M。 2將人的胰島素基因導入大腸桿菌體內，通過大腸將人的胰島素基因導入大腸桿菌體內，通過大腸桿菌能大量生產人胰島素。請分析人胰島素基因能在大桿菌能大量生產人胰島素。請分析人胰島素基因能在大腸桿菌體內表達的理論基礎是什么。腸桿菌體內表達的理論基礎是什么。 提示：提示：生物共用一套遺傳密碼。生物共用一套遺傳密碼。返回操作環(huán)操作環(huán)境境操作對操作對象象操作水平操作水平基本過程基本過程結果結果生物體生物體外外基因

5、基因DNA分子分子水平水平剪切剪切連接連接導入導入表達表達定向地改造生定向地改造生物的遺傳性狀物的遺傳性狀跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1對基因工程概念的理解對基因工程概念的理解返回 2基因工程的原理和理論基礎基因工程的原理和理論基礎 (1)原理：基因重組。原理：基因重組。 (2)理論基礎：理論基礎： 拼接：不同生物拼接：不同生物DNA的基本組成單位相同，都是的基本組成單位相同，都是4種種脫氧核苷酸；空間結構相同，都是規(guī)則的雙螺旋結構。脫氧核苷酸；空間結構相同，都是規(guī)則的雙螺旋結構。 表達：生物界共用一套遺傳密碼，相同的遺傳信息表達：生物界共用一套遺傳密碼，相同的遺傳信息在不同生物體內表達出相

6、同的蛋白質。在不同生物體內表達出相同的蛋白質。返回自讀教材自讀教材夯基礎夯基礎1限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶(1)來源：主要從來源：主要從 生物中分離出來。生物中分離出來。原核原核返回 2DNA連接酶連接酶 (1)作用：將雙鏈作用：將雙鏈 片段片段“縫合縫合”起來，恢復被限制酶切開起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的的兩個核苷酸之間的 。 (2)種類：種類：DNA磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵種類種類比較比較 項目項目Ecoli DNA連接酶連接酶T4DNA連接酶連接酶來源來源 特點特點只能只能“縫合縫合”具具有有 的雙的雙鏈鏈DNA片段片段既可以既可以“縫合縫合”雙鏈雙鏈DNA片段片段互補的互

7、補的 ，也可以，也可以“縫縫合合”雙鏈雙鏈DNA片段的片段的 大腸桿菌大腸桿菌T4噬菌體噬菌體黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端返回3運載體運載體(1)作用：將作用：將 送入細胞中。送入細胞中。(2)種類：種類： 、噬菌體衍生物和噬菌體衍生物和 等。等。外源基因外源基因動植物病毒動植物病毒質粒質粒返回 1結合結合DNA復制的過程復制的過程，分析限制酶和分析限制酶和DNA解旋酶的作解旋酶的作用部位有何不同。用部位有何不同。 提示：提示：限制酶作用于磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，限制酶作用于磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，DNA解旋酶作用于兩個堿基之間的氫鍵。解旋酶作用于兩個堿基之間的

8、氫鍵。 2結合教材結合教材P5圖圖13，分析黏性末端和平末端是如何形，分析黏性末端和平末端是如何形成的。成的。 提示：提示：限制酶在它識別序列的中心軸線兩側將限制酶在它識別序列的中心軸線兩側將DNA兩條兩條單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識別序列的中心軸線切單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識別序列的中心軸線切開就產生平末端。開就產生平末端。返回 3限制酶切割產生的黏性末端和平末端在恢復時需限制酶切割產生的黏性末端和平末端在恢復時需用什么酶？所用的該種酶是否可以不加選擇？為什么？用什么酶？所用的該種酶是否可以不加選擇？為什么？ 提示：提示：DNA連接酶。不可以，連接酶。不可以，Ecoli DNA

9、連接酶只能連接酶只能連接黏性末端，而連接黏性末端，而T4DNA連接酶既可以連接黏性末端又可連接酶既可以連接黏性末端又可以連接平末端。以連接平末端。返回作用作用應用應用限制性核限制性核酸內切酶酸內切酶使特定部位的磷酸二使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂酯鍵斷裂用于提取目的基因和切用于提取目的基因和切割載體割載體DNA連接酶連接酶在在DNA片段之間重新片段之間重新形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵用于目的基因和載體的用于目的基因和載體的連接連接跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1DNA連接酶與限制性核酸內切酶的比較連接酶與限制性核酸內切酶的比較 (1)區(qū)別：區(qū)別：(2)兩者的關系可表示為：兩者的關系可表示為：返回

10、2限制性核酸內切酶與解旋酶的區(qū)別限制性核酸內切酶與解旋酶的區(qū)別 (1)相同點：都是作用于相同點：都是作用于DNA分子中的化學鍵。分子中的化學鍵。 (2)不同點：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯鍵，后者不同點：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯鍵，后者作用于氫鍵。作用于氫鍵。 3DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶的比較聚合酶的比較返回比較項目比較項目DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相同點相同點作用實質相同，都是催化兩個核苷酸之間作用實質相同，都是催化兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵不不同同點點是否需是否需要模板要模板不需要不需要需要需要接接DNA鏈鏈雙鏈雙鏈單鏈單鏈作用過程作用過程在

11、兩個在兩個DNA片段間片段間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已將單個核苷酸加到已存在的核酸片段上，存在的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵作用結果作用結果將已存在的將已存在的DNA片片段連接段連接合成新的合成新的DNA分子分子用途用途基因工程基因工程DNA復制復制返回 4上述四種酶的作用部位圖解上述四種酶的作用部位圖解 ( 1)作用于作用于a(磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵)的酶有：限制酶、的酶有：限制酶、DNA連接酶、連接酶、DNA聚合酶。聚合酶。 (2)作用于作用于b(氫鍵氫鍵)的酶是解旋酶。的酶是解旋酶。 返回 特別提醒特別提醒 (1)不同不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏

12、性末端分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同；同一個都相同；同一個DNA分子用不同限制酶切割，產生的黏性末分子用不同限制酶切割，產生的黏性末端一般不相同。端一般不相同。 (2)不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互補則可以相不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互補則可以相互重新配對?；ブ匦屡鋵?。返回返回 例例1下表所示為常用的限制性核酸內切酶下表所示為常用的限制性核酸內切酶(限制酶限制酶)及其及其識別序列和切割位點，由此推斷以下說法中，正確的是識別序列和切割位點，由此推斷以下說法中，正確的是()限制酶名限制酶名稱稱識別序列和識別序列和切割位點切割位點限制酶名限制酶名稱稱識別序列和識別序列和切割

13、位點切割位點BamHGGATCCKpnGGTACCEcoRCAATTCSauATCHindGTYRACSmaCCCGGG注：注：YC或或T，RA或或G。返回A限制酶切割后不一定形成黏性末端限制酶切割后不一定形成黏性末端B限制酶的切割位點一定在識別序列的內部限制酶的切割位點一定在識別序列的內部C不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D一種限制酶一定只能識別一種核苷酸序列一種限制酶一定只能識別一種核苷酸序列思路點撥思路點撥返回 精講精析精講精析由表中信息可知，由表中信息可知，Hind能識別能識別4種不種不同的核苷酸序列，選項同的核苷酸序列，選項D錯誤；錯誤；S

14、au3A酶的切割位點在酶的切割位點在識別序列的外部，選項識別序列的外部，選項B錯誤；錯誤；BamH酶與酶與Sau3A酶酶切割后能形成相同的黏性末端，選項切割后能形成相同的黏性末端，選項C錯誤；錯誤；Sma酶切酶切割后產生的是平末端，選項割后產生的是平末端，選項A正確。正確。 答案答案A返回互補對稱；互補對稱； 以以為軸，兩側堿基互補對稱。為軸，兩側堿基互補對稱。 (2)判斷黏性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的判斷黏性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的方法是：將黏性末端或平末端之一旋轉方法是：將黏性末端或平末端之一旋轉180后，看它們是否是后，看它們是否是完全相同的結構。完全相同的

15、結構。 限制酶的識別序列和切割末端的判斷限制酶的識別序列和切割末端的判斷 (1)識別序列的特點：呈現堿基互補對稱，無論是識別序列的特點：呈現堿基互補對稱，無論是奇數個堿基還是偶數個堿基，都可以找到一條中心軸奇數個堿基還是偶數個堿基，都可以找到一條中心軸線，如圖，中軸線兩側的雙鏈線，如圖，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對上的堿基是反向對稱重復排列的。如稱重復排列的。如 以中心線為軸，兩側堿基以中心線為軸，兩側堿基返回 解析：解析：只有只有和和的黏性末端的堿基都是互補的，它們可的黏性末端的堿基都是互補的，它們可 能是由同一種限制酶切割而成的。能是由同一種限制酶切割而成的。 答案：答案：D下列

16、四條下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是()ABC D返回 例例2下圖為下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內切酶、圖中依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、聚合酶、DNA連接酶、連接酶、解旋酶作用的正確順序是解旋酶作用的正確順序是 () A B C D返回 思路點撥思路點撥返回 精講精析精講精析本題考查不同工具酶的作用及作用特點。本題考查不同工具酶的作用及作用特點。圖示中圖示中表示該酶切割表示該酶切割DNA分子雙鏈產生黏性末端的過程，分子雙鏈產生黏性末端的過程，用到的酶是

17、限制性核酸內切酶；用到的酶是限制性核酸內切酶；是黏性末端連接的過程，是黏性末端連接的過程，用到的酶是用到的酶是DNA連接酶；連接酶；是是DNA分子解旋的過程，要用分子解旋的過程，要用解旋酶；解旋酶；是是DNA復制過程，需要復制過程，需要DNA聚合酶。聚合酶。 答案答案C返回 (1)DNA連接酶的作用不是連接互補的堿基之間的氫連接酶的作用不是連接互補的堿基之間的氫鍵，而是脫氧核糖和磷酸間的磷酸二酯鍵。鍵，而是脫氧核糖和磷酸間的磷酸二酯鍵。 (2)限制酶切割一次，會產生限制酶切割一次，會產生2個黏性末端或平末端，個黏性末端或平末端，水解水解2個磷酸二酯鍵。個磷酸二酯鍵。 (3)限制酶的作用并非只是

18、切取目的基因，還用于切限制酶的作用并非只是切取目的基因，還用于切割運載體。割運載體。返回 例例3下面是四種不同質粒的示意圖，其中下面是四種不同質粒的示意圖，其中ori為復制必需為復制必需的序列，的序列，amp為氨芐青霉素抗性基因，為氨芐青霉素抗性基因，tet為四環(huán)素抗性基因，為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內切酶的酶切位點。若要得到一個能箭頭表示一種限制性核酸內切酶的酶切位點。若要得到一個能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的含在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的含重組重組DNA的細胞，應選用的質粒是的細胞，應選用的質粒是 ()返回思路點撥思路點撥 精講精析精講精析A項破壞了復制必需的序列，不能復制。項破壞了復制必需的序列，不能復制。B項氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在四環(huán)素項氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在四環(huán)素培養(yǎng)基上和氨芐青霉素培養(yǎng)基上都能生長。培養(yǎng)基上和氨芐青霉素培養(yǎng)基上都能生長。C項氨芐青霉素項氨芐青霉素抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因完好，能在四環(huán)素培養(yǎng)基抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因完好，能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長。上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長。D項氨芐青霉素項