基因工程的工具（教案）.doc

江苏省南通第一中学高三生物导学案151 重组DNA技术的基本工具 班级_姓名_ 151 重组DNA技术的基本工具【学习目标】1.简述基因工程的概念含义；2.简述基因工程诞生历程；3.说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点。考点一：基因工程的基本原理和理论基础1、基因工程的概念（1）概念：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的生物类型和生物产品。（2）原理（变异的来源）：基因重组（3）操作层次：分子水平上的操作，细胞水平上的表达。（4）育种优势：与杂交育种相比，能克服远缘杂交不亲和的障碍（因为基因工程是将一种生物的优良基因转移另一种生物体内，而不同种生物之间存在生殖隔离）；育种周期短。与诱变育种相比，能定向改变生物的遗传性状。（因为基因突变是不定向的；通过基因工程的方法能创造出人们所需要的新的生物或生物产品，但不一定是对人类或受体有利的，如生物武器对人类有害、利用大肠杆菌生产人的胰岛素对大肠杆菌无益）2、基本原理和理论基础外源基因在受体细胞内的表达l基因是控制生物性状和遗传的基本单位l遗传信息的传递都遵循中心法则l生物界共用一套遗传密码重组DNA：载体+目的基因转录mRNA翻译蛋白质（性状）基因拼接lDNA的基本单位都是四种脱氧核苷酸lDNA分子都遵循碱基互补配对原则lDNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构考点二：基因工程的基本工具（1）限制性核酸内切酶（简称“限制酶”）： 来源：主要来自于原核生物，种类多功能： 主要切割外源DNA，而对本身的DNA不起作用，达到保护自身的目的。特性：具有专一性，只能识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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（注意：断开一条链上两核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是互补的两个核苷酸之间的氢键）。结果：形成黏性末端或平末端。例1：限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶的切点。请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。变式训练:1（多选）某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是 （CD）提高练习1.限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamH、EcoR、Hind 和Bgl的识别序列和切割位点。切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是 （C）BamH EcoR Hind Bgl GGATCC GAATTC AAGCTT AGATCT CCTAGG CTTAAG TTCGAA TCTAGAA.BamH和EcoR B.BamH和 Hind C.BamH和Bgl D.EcoR和 Hind 提高练习2现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用Kpn单独酶切后得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoR、Kpn同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是 （D）（2）DNA连接酶：常用类型E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键特性对所连接的DNA两端碱基序列没有专一性要求【思考讨论1】DNA连接酶与DNA聚合酶有什么异同？ 相同：化学成分都是蛋白质；都能催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键。 不同：DNA聚合酶是在DNA复制时，以一条DNA链为模板，将单个核苷酸加到已有核酸片段的3末端羟基上，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，将双链DNA分子上的两个缺口缝合起来，形成重组DNA分子，因此它不需要模板。（3）载体： 功能：将外源基因导入受体细胞并使其在受体细胞中稳定表达并遗传。 作为基因工程中载体的必须条件：a.能在宿主细胞中自我复制，或整合到染色体上（质粒上有复制原点，能自我复制；逆转录病毒能将外源基因整合到宿主细胞的染色体上），使目的基因在宿主细胞中稳定的存在，并遗传给下一代；b.具有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入其中；c.有遗传标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因（不是抗生素基因）等。种类： a.质粒：是细菌细胞质中小型环状的DNA，结构简单，能“友好”的“借居”在宿主细胞中，对宿主细胞无害，因而是最常用的载体。在基因工程操作中，被用作载体的质粒，都是经过人工改造的。 b.噬箘体衍生物：可用于转基因动物；c.动植物病毒：可分别用于转基因动物、植物，主要利用了病毒的感染性，将目的基因导入受体细胞。例题2下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：（1）一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。（4）与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养