基因工程的工具(教案)

1、江蘇省南通第一中學高三生物導學案15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級姓名 15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具【學習目標】1簡述基因工程的概念含義；2簡述基因工程誕生歷程；3說出DNA重組技術(shù)的基本工具及其作用、特點?？键c一：基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)1 1、基因工程的概念（1 1） 概念：按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予 生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。（2 2）原理（變異的來源）：基因重組（3 3）操作層次：分子水平上的操作，細胞水平上的表達。（4 4）育種優(yōu)勢：1與雜交育種相比， 能克服遠緣雜交不親和

2、的障礙（因為基因工程是將一種生物的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移另一種生物體內(nèi)，而不同種生物之間存在生殖隔離）；育種周期短。2與誘變育種相比，能 定向改變生物的遺傳性狀。（因為基因突變是不定向的；通過基因 工程的方法能創(chuàng)造出人們所需要的新的生物或生物產(chǎn)品，但不一定是對人類或受體有利的，如生物武器對人類有害、利用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素對大腸桿菌無益）2 2、基本原理和理論基礎(chǔ)功能:主要切割外源DNA，而對本身的DNA不起作用，達到保護自身的目的。3特性：具有專一性，只能識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位 的兩個核苷酸之間的 磷酸二酯鍵 斷開（注意：斷開一條鏈上兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵，

3、 而不是互補的兩個核苷酸之間的氫鍵）。4結(jié)果：形成黏性末端或平末端。例 1 1:限制性內(nèi)切酶I的識別序列和切點是一GGATCC,限制性內(nèi)切酶H的識別序列和切點是一GATC。在質(zhì)粒上有酶I的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶H的切點。請畫出質(zhì)粒被限制酶I切割后所形成的黏性末端。請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶n切割后所形成的黏性末端。變式訓練：1 1.（多選）某DNA分子中含有某限制酶的一個識別序列，用該限制酶切割該DNA分子，可能形成的兩個DNA片段是（CD）基因是控制生物性狀* 和遺傳的基本單位遺傳信息的傳遞都遵循中心法則生物界共用一套遺傳密碼:DNA的基本單位都是四 .種脫氧核苷酸 DNA分子

4、都遵循堿基互i補配對原則:DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都:是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)考點二：基因工程的基本工具（1 1）限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱“限制酶”）:來源：主要來自于原核生物，種類多選項片段1片段2AI 1 I 9J_1- C T-A-G-C-T-| I I 1 _i_1_i_RIII?-?1 1 1 HnilIi i外源基因在受體細胞內(nèi)的表達種限制酶BamH I、EcoRI、Hi nd川和Bgl n的識別序列和切割位點。切割出來的DNA黏性末端可以互補配對的是(C)BamHIEcoRIHind 山BglnGGATCCGAATTCAAGCTTAGA TCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA

5、A. BamH I和EcoRIB.BamH I和Hind川C.C.BamH HI和 BglBglnD.EcoR I和Hind川提咼練習 2.2.現(xiàn)有一長度為1000堿基對（bp）的DNA分子， 用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR I酶切轉(zhuǎn)丄mRNA週丄蛋白質(zhì)（性狀）基因拼接提高練習 1.1.限制酶是一種核酸內(nèi)切酶， 可識別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。 下圖為四后得到的DNA分子仍是1000bp，用Kpn I單獨酶切后得到400bp和600bp兩種長度的DNA分 子，用EcoRI、Kpn I同時酶切后得到200bp和600bp兩種長度的DNA分子。該DNA分子的江蘇省南通第一中學高三生物導學案1

6、5 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級姓名Ci i r Vii111 -f -f 1 1 I-DillDi i i g1-1 1 1- T - T - A - AA-A -T-T-C | -|丄1 1 1江蘇省南通第一中學高三生物導學案15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級姓名a jOH I1 25hP pH II1 .！. OILT + NAD _ rf III1| I M1. I 1I jHi.n.pv或J 10 J I JU1 11 LF OHATP1一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma I切割前后，分別含有 _個游離的磷酸基團。2若對圖中質(zhì)粒進行改造，插入的Sma I酶酶切位點越多，質(zhì)

7、粒的熱穩(wěn)定性越 _(3)_用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaI切割，原因是_(4)與只使用EcoR I相比較，使用BamH I和Hind川兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA(3)載體：1功能：將外源基因?qū)胧荏w細胞并使其在受體細胞中穩(wěn)定表達并遺傳。2作為基因工程中載體的必須條件：a.能在宿主細胞中自我復制，或整合到染色體上(質(zhì)粒上有復制原點，能自我復制；逆的優(yōu)點在于可以防止 _(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_ 酶。(6)_重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 _ 。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因，將重組質(zhì)粒導入喪失吸收蔗糖

8、能力的大腸桿菌突變體，然后在 _的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達的初步檢測。酶切圖譜正確的是(D)A.EwR【KpM Kpni600 200 200D.KpncoKlKpn600 | 200 | 2001C.EcoRI民 oRD.(2(2) DNADNA常用類型E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端結(jié)果恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵特性對所連接的DNA兩端堿基序列沒有專一性要求連接酶:轉(zhuǎn)錄病毒能將外源基因整合到宿主細胞的染色體上),使目的基因在宿主細胞中穩(wěn)定的存在，并遺傳給下一代；b.具有一個至多個限制酶切割位點，供外

9、源基因插入其中；c.有遺傳標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因(不是抗生素基因)等。種類：a.質(zhì)粒：是細菌細胞質(zhì)中小型環(huán)狀的DNA，結(jié)構(gòu)簡單，能“友好”的“借居”在宿主細胞中，對宿主細胞無害，因而是最常用的載體。在基因工程操作中，被用作載體的質(zhì)粒，都是經(jīng)過人工改造的。b.入噬箘體衍生物：可用于轉(zhuǎn)基因動物；c.動植物病毒：可分別用于轉(zhuǎn)基因動物、植物，主要利用了病毒的感染性，將目的基因 導入受體細胞。例題2下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答下列問題：【思考討論1】DNA連接酶與DNA聚合酶有什么異同？相同

10、：化學成分都是蛋白質(zhì)；都能催化兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。不同：DNA聚合酶是在DNA復制時，以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸加 到已有核酸片段的3末端羥基上，形成磷酸二酯鍵；DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將雙鏈DNA分子 上的兩個缺口縫合起來，形成重組DNA分子，因此它不需要模板。限制酸BtnwH IHind IDEL-OR【Sma1識別序列及 切割位點G*GATCCCCTAGJJ AAGCTTTTCGAGAATTCCTTAAJCCCGGGGGGCC1丄IIJHEDNAi1.T鈕mH ISnVl 伽d III圖2Jjaq DNA案合SI耳江蘇省南通第一中學高三生物導學案15 1 重組 DNA