工具酶的发现和基因工程的诞生

1 / 7 工具酶的发现和基因工程的诞生 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 辅导教案 基础链接 温故知新 一、 DNA 分子的结构特点 1 DNA 分子由两条脱氧核苷酸链按 _方式盘旋成双螺旋结构。 2 DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； _排列在内侧。 3碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过 _连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律： _，但 A T的量不一定等于 G c 的量，这就是 DNA 中碱基含 量的_法则。 二、 DNA 的复制 1复制的概念：由一个 DNA 产生与亲代 _的新 DNA的过程。 2复制的过程：以解开的 _为模板，以游离的四种_为原料，在 DNA 聚合酶等的作用下，按照 _原则并且相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团形成 _，从而合成与母链互补的子链。因此， DNA 的复制被称为_。 三、 DNA(基因 )及遗传信息的传递 2 / 7 1染色体是 _的载体，基因控制着生物的 _。 2 DNA 具 有携带遗传信息和 _的双重功能，遗传信息的传递可概括为 “ 中心法则 ” ，即遗传信息由 DNA 传递到RNA，然后由 RNA 决定 _的特异性。蛋白质是生命活动的 _。 一、 1.反向平行 2碱基对 3氢键 A 与 T 配对； G 与 c 配对 卡伽夫 二、 1.完全相同 2每条母链 脱氧核苷酸 碱基互补配对 磷酸二酯键 半保留复制 三、 1.基因 (遗传物质 ) 性状 2表达遗传信息 蛋白质 体现者 聚焦科技 扫描知识 基因工程的操作离不开工具酶。限制性核酸内切 酶和 DNA 连接酶为基因的分离和重组提供了必要的条件，而载体又是将外源基因送到细胞中的必要工具。基因工程的核心是构建重组 DNA 分子，因此，基因工程又叫重组 DNA 技术。 一、限制性核酸内切酶 (restrictionendonuclease) 1主要来源 3 / 7 限制性核酸内切酶简称限制酶，主要存在于微生物中，多数是从细菌中分离纯化出来的。 2作用 限制酶能够识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列，并且能够使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。限制酶主要切割外源 DNA，而对自身的 DNA 不起 作用，以达到保护自身的目的。 被限制酶切开的是磷酸二酯键，而不是碱基间的氢键。 3特点 限制酶具有专一性，即一种限制性核酸内切酶只能特异性地识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列，而且只能切割特定的位点。 4结果 DNA 分子经限制性核酸内切酶作用后会形成 DNA 片段。 例如从大肠杆菌中发现的一种限制性核酸内切酶只能识别GAATTc 序列，并能在 G 和 A 之间将这段序列切开。限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开形成粘性末端 (见上图 )。此为错位切，一般是在两条链的不同部位切割，中间 相隔几个核苷酸， DNA 被同一种限制酶切开后形成的两个粘性末端是互补的。 4 / 7 如下图所示，不同限制酶识别的 DNA 序列和切割的位点是不同的，若沿中央轴线切割，形成的是平末端。 二、 DNA 连接酶 (DNAligase) 从下图可以看出，被限制酶切开的 DNA 两条单链的粘性末端，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对。如果将两种来源不同的 DNA 用同一种限制酶切割，然后让两者的粘性末端黏合起来，应该就可以合成重组的 DNA 分子了。 但实际上仅仅这样是不够的，互补的碱基处虽然连接起来了，但是这种连接只相当于把断成两截的梯子中间的踏板连接起来了，两边的扶手的断口处还没有连接起来。 DNA 连接酶能把扶手的断口处连接起来，即其能将两条 DNA末端之间的缝隙 “ 缝合 ” 起来。这样可以将外源基因和载体DNA 连接在一起。 DNA 连接酶的作用就是催化形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核苷酸连接起来。 三、质粒 (plasmid) 质粒是基因工程常用的载体，它广泛地存在于细菌中。 1质粒的概念 质粒是能够自主复制的双链环状 DNA 分子，它们在 细菌中以5 / 7 独立于染色体之外的方式存在，是一种特殊的遗传物质。 一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。最常用的是大肠杆菌的质粒，它含有抗生素抗性基因，如四环素的抗性基因。 2载体的特点 (载体应具备的条件 ) (1)能够在受体细胞内稳定保存和自我复制。通过复制进行基因扩增，否则可能会使重组 DNA 丢失。 (2)具有一个或多个限制酶切位点，便于供外源 DNA(目的基因 )插入。最好是每种限制酶的切点只有一个。 (3)具有特殊的遗传标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组 DNA 的鉴定和筛选。 供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载体本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因的插入而使其失活。 (4)载体应对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。 (5)载体 DNA 大小应适宜，以方便操作。 除质粒以外， 噬菌体、动物病毒和植物病毒也可作为基因工程的载体。 3使用载体的目的 载体是基因运输工具，在基因操作过程中，使用载体有两个6 / 7 目的：一是用它作为运载工具，将目的基因送到受体细胞中去；二是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 4重组 DNA 分子 如下图所示，科学家用一种限制性核酸内切酶切割猿猴病毒SV40 的 DNA 和 噬菌体 DNA 分子，再用 DNA 连接酶对被切开的两种 DNA 分子进行连接，可形成重组 DNA 分子。 纲举目张 理清结构 基因工程的核心是构建重组 DNA 分子，因此又叫重组 DNA 技术，目的是让重组 DNA所携带的遗传信息在受体细胞中表达，而限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶以及质粒载体等为基因工程的创建提供了技术上的保障。 突破难点 化解疑点 1辨析比较 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶。 探究发现： 比较项目 DNA 连接酶 DNA 聚合酶 作用实质都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键 是否需模板不需要。将 DNA 双链上的两个缺口同时连接起来需要。以一条 DNA 链为模板，合成一条与模板链互补的 DNA链 连接 DNA 链双链单链 7 / 7 作用过程在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的 3 端的羟基上，形成磷酸二酯键 作用结果将存在的 DNA 片段连接成重组 DNA 分子合成新的DNA 分子 我的发现： 2分析说明以下几种酶的作用及其所参与的生理过程。 探究发现： 名称作用参与生理过程 ks5u DNA 连接酶 限制性核酸内切酶 连接两个 DNA 片段 识别