高中生物 专题1 基因工程 第1节 dna重组技术的基本工具专题讲解课件 新人教版选修3.ppt

生物选修3 人教版 专题1基因工程第1节dna重组技术的基本工具 要点突破 知识点1对基因工程概念的理解 例1科学家们经过多年来的努力 创立了一种新兴生物技术 基因工程 下列关于该技术的叙述不正确的是 a 该技术在生物体外对dna分子进行改造b 它是在分子水平上进行操作的生物工程c 该工程实现了一种生物的基因转接到同种生物的其他个体dna上d 实施基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状 解析 基因工程通过体外dna重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 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 基因工程是将一种生物的基因导入另外一种生物中 从而赋予该生物以新的遗传特性 答案 c 名师点睛 1 基因工程的原理是基因重组 必修2中讲基因重组有两种情况 减数第一次分裂前期四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换和后期非同源染色体的自由组合 其实基因工程也是利用了基因重组的原理 只是属于人为的基因重组 2 基因工程可以按照人们的意愿 定向改造生物的遗传特性 从而产生定向的变异 并可实现不同物种间的基因交流 打破生殖隔离 应注意与现代进化论中的 变异是不定向的 物种间存在生殖隔离 区分开来 知识点2限制酶 分子手术刀 1 特点 具有专一性 表现在以下两个方面 1 识别双链dna分子中特定的核苷酸序列 2 切割特定序列中的特定位点 特定序列表现为中心对称 如ecori酶的切割序列 如下图所示 2 用限制酶切割dna分子时被断开的是dna链中的磷酸二酯键 即连接相邻脱氧核苷酸的键 而不是碱基间的氢键 3 产物 用限制酶切割形成的新链有两种末端 即黏性末端和平末端 1 黏性末端 是限制酶在识别序列的中心轴线两侧将dna的两条链分别切开时形成的 如下图所示 2 平末端 是限制酶在识别序列的中心轴线处切开时形成的 如下图所示 例2下列关于限制酶的叙述中 错误的是 a 它能在特殊位点切割dna分子b 同一种酶切割不同的dna产生的黏性末端能够很好地进行碱基互补配对c 它能任意切割dna 从而产生大量的dna片段d 每一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列 解析 限制酶是基因工程的重要工具之一 每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列 并在特定的位点上切割dna分子 同一种酶切割不同的dna产生的黏性末端碱基互补配对 答案 c 变式迁移1 下图表示限制酶切割某dna的过程 从图中可知 该限制酶能识别的碱基序列或切点是 a cttaagb gaattcc 切点在t和a之间d 切点在c和t之间解析 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是gaattc 切点是g与a之间 答案 b 知识点3dna连接酶 分子缝合针 1 作用 把两种来源不同的dna片段用同一种限制酶切割开 然后让两者的黏性末端黏合起来 互补的碱基之间虽然通过形成氢键连接起来 但是dna分子的基本骨架的断口处却没有连接起来 在dna连接酶的作用下 可以使两个dna末端之间的缝隙重新形成磷酸二酯键而连接起来 如右上图所示 2 种类 基因工程中所用的连接酶有两种 一种是从大肠杆菌中分离得到的 称之为e colidna连接酶 另一种是从t4噬菌体中分离得到 称为t4dna连接酶 这两种连接酶催化反应基本相同 都是连接双链dna的缺口 而不能连接单链dna 3 dna连接酶和dna聚合酶的区别 dna聚合酶是将单个核苷酸连接到已有的dna片段上 形成磷酸二酯键 dna连接酶是在两个dna片段之间形成磷酸二酯键 具体异同如下表 例3下列关于dna连接酶的作用叙述正确的是 a 将单个核苷酸加到某个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 解析 dna连接酶分为两类 e colidna连接酶和t4dna连接酶 这两类酶在性质上是有差别的 e colidna连接酶只能将双链dna片段互补的黏性末端之间连接起来 而t4dna连接酶既可以 缝合 双链dna片段互补的黏性末端 又可以 缝合 双链dna片段的平末端 而d选项只涉及e colidna连接酶的作用 答案 b 变式迁移2 如下图 两个核酸片断在适宜条件下 经x酶的催化作用 发生下列变化 则x酶是 解析 将游离末端重新结合形成dna使用的是dna连接酶 dna聚合酶则是将大量单个的脱氧核苷酸结合起来形成dna分子 rna聚合酶能与基因的特定位点结合 催化遗传信息的转录 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 答案 a a dna连接酶b rna聚合酶c dna聚合酶d 限制酶 知识点4载体 分子运输车 1 载体 将外源基因送入细胞 经常用质粒作为载体 质粒是一种裸露的 结构简单 独立于细菌拟核dna之外 并具有自我复制能力的很小的双链环状dna分子 2 载体使用的目的 载体使用有两个目的 一是用它作为运载工具 将目的基因转移到受体细胞中去 二是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制 3 作为载体的条件 作为载体必须具备三个条件 在受体细胞中能保存下来并能大量复制 具有多个限制酶切割位点 有特殊的标记基因 便于进行筛选 一般来说 天然载体往往不能满足上述要求 因此需要根据不同的目的和需要 对载体进行人工改造 现在所使用的质粒载体都是经过改造的 4 载体的种类 现在所用的载体主要分为两类 一类载体是细菌细胞质的质粒 质粒可以通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移 也可以独立复制 或整合到大型染色体dna分子中 随染色体dna的复制而同步复制 另一类载体是病毒 包括植物病毒 动物病毒和细菌病毒 噬菌体 现在人们还在不断寻找新的载体 例4下列有关质粒的叙述 正确的是 a 质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器b 质粒是细菌细胞中能自主复制的单链环状dna分子c 质粒的存在对宿主细胞的生存有决定性的作用d 质粒与染色体中均含有脱氧核糖解析 质粒是一个小型的双链环状dna分子 它可以进入细菌细胞 存在于细胞内 但它不是宿主细胞的细胞器 质粒是一种重要的载体 通常利用质粒与目的基因结合 形成重组质粒 然后导入细菌细胞 质粒的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性的作用 质粒是环状dna分子 染色体主要由dna和蛋白质组成 二者均含脱氧核糖 答案 d 变式迁移3 质粒是基因工程常用载体 它的特点是 能自主复制 不能复制 结构简单 单链dna 环状dna 含有标记基因a b c d 解析 质粒是一种能够自主复制的双链环状dna 含有一至多个标记基因 结构简单 答案 c点评 1 区分 工具 和 工具酶 dna重组技术的基本工具有三种 即限制酶 dna连接酶和基因进入受体细胞的载体 而工具酶有两种 即限制酶和dna连接酶 2 质粒不是细胞器 只是一个小型的环状双链dna分子 同时应注意区分质粒 拟核 染色体三个概念 3 不是所有的质粒都可作为载体 即使可以作为载体也必须经过人工改造 本节小结 核心归纳1 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 基因工程的基本原理是基因重组 处理对象是dna或基因 2 基因工程的基本工具 分子手术刀 限制性核酸内切酶 分子缝合针 dna连接酶 分子运输车 基因进入受体细胞的载体 3 限制性核酸内切酶是能够特异性识别和切割dna分子的酶 又叫限制酶 限制性核酸内切酶切割dna分子可产生黏性末端和平末端 4 dna连接酶将双链dna片断 缝合 起来 恢复被限制酶切开的两个磷酸二酯键 e colidna连接酶能连接黏性末端 t4dna连接酶既可 缝合 黏性末端 又可 缝合 平末端 5 载体的作用是与含有外源基因 即目的基因 的dna片段结合 将外源基因导入受体细胞中 正误判断1 限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列 2 天然的质粒可直接用作基因工程的载体 3 限制性核酸内切酶与dna连接酶作用位点相同 作用结果相反 4 限制酶 dna连接酶和载体是基因工程