一轮复习DNA重组技术的基本工具课件

1、11DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具课标领航课标领航1了解限制酶及了解限制酶及DNA连接酶的来源。连接酶的来源。2掌握限制酶及掌握限制酶及DNA连接酶的作用。连接酶的作用。3理解载体需具备的条件。理解载体需具备的条件。【重点】【重点】三种工具的作用。三种工具的作用。【难点】【难点】黏性末端和平末端；载体的特点。黏性末端和平末端；载体的特点。转基因夜光猫转基因夜光猫美国新奥尔良奥德班濒危物种研美国新奥尔良奥德班濒危物种研究中心为探索一些人类疾病的治究中心为探索一些人类疾病的治疗方法，以猫为实验对象疗方法，以猫为实验对象(猫的基猫的基因构成与人类相似因构成与人类相似)进行了一系列进行了一

2、系列实验。为了了解外源基因是否可实验。为了了解外源基因是否可情景导航情景导航以安全地移植到猫科动物的基因序列中，该研究以安全地移植到猫科动物的基因序列中，该研究中心利用基因工程技术培育出美国首只转基因夜中心利用基因工程技术培育出美国首只转基因夜光猫。紫外线灯光下夜光猫的眼睛、牙床和舌头光猫。紫外线灯光下夜光猫的眼睛、牙床和舌头会发出鲜艳的橙黄色的荧光。夜光猫的培育施工会发出鲜艳的橙黄色的荧光。夜光猫的培育施工是在是在DNA分子水平上进行的，在微小的分子水平上进行的，在微小的DNA分分子上进行的操作，需要专门的工具。这些工具是子上进行的操作，需要专门的工具。这些工具是什么？各自的作用是什么？让我

3、们一起来了解一什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！下吧！核心要点突破核心要点突破基础自主梳理基础自主梳理知能过关演练知能过关演练11DNA重重组组技技术术的的基基本本工工基础自主梳理基础自主梳理一、基因工程的概念一、基因工程的概念1基因工程的别名：基因工程的别名：DNA重组技术。重组技术。2操作环境：生物体外。操作环境：生物体外。3操作对象：操作对象：_。4操作水平：操作水平：_。5基本过程：基本过程：_。6结果：人类需要的新的生物类型和生物产品。结果：人类需要的新的生物类型和生物产品。基因基因DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸

4、二酯键黏性末端黏性末端原核原核平末端平末端2DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”(1)作用：将双链作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的切开的两个核苷酸之间的_。(2)种类种类E.coliDNA连接酶：只能缝合双链连接酶：只能缝合双链DNA的的_。T4DNA连接酶：既可缝合双链连接酶：既可缝合双链DNA的黏性末端，的黏性末端，又可缝合双链又可缝合双链DNA的的_。磷酸二酯键磷酸二酯键黏性黏性末端末端平末端平末端思考感悟思考感悟限制酶和限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？连接酶作用的位点相同吗？【提示】【提示】相同。都是磷酸二酯键。相

5、同。都是磷酸二酯键。自我复制自我复制限制酶切割位点限制酶切割位点核心要点突破核心要点突破利用图解法理解记忆限制酶的有关利用图解法理解记忆限制酶的有关问题问题1识别序列的组成识别序列的组成大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例个核苷酸组成，例如如EcoRI、Sma I限制酶的识别序列，也有少数限限制酶的识别序列，也有少数限制酶的识别序列由制酶的识别序列由4、5或或8个核苷酸组成。个核苷酸组成。2限制酶都是切割识别特定的核苷酸序列的两限制酶都是切割识别特定的核苷酸序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。个核苷酸之间的磷酸二酯键。3限制酶切出的黏性末端和平末端的区别：限制酶切出

6、的黏性末端和平末端的区别： (2011年雅礼中学高二检测年雅礼中学高二检测)基因工程中，须使基因工程中，须使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶筛选。已知限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制酶，限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。根据图示判断下列操作正确的是。根据图示判断下列操作正确的是()A目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割B目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割C质粒用限制酶质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割D质粒

7、用限制酶质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割【尝试解答】【尝试解答】D【解析】【解析】 首先把目的基因切下来要用到限制酶首先把目的基因切下来要用到限制酶；如果再用限制酶；如果再用限制酶切割质粒，则切割质粒，则2个标记基因个标记基因都被切开，标记基因将失去作用。而用限制酶都被切开，标记基因将失去作用。而用限制酶切切割质粒可保留一个标记基因，而产生的黏性末端和割质粒可保留一个标记基因，而产生的黏性末端和限制酶限制酶切割下来的目的基因可以互补配对。切割下来的目的基因可以互补配对。【互动探究】【互动探究】上题中限制酶上题中限制酶切开化学键后产生切开化学键后产生哪种类型的末端

8、？哪种类型的末端？【提示】【提示】黏性末端。黏性末端。【易误警示】【易误警示】(1)限制性核酸内切酶是一类酶而不限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶。是一种酶。(2)限制性核酸内切酶作用的化学键为磷酸二酯键，限制性核酸内切酶作用的化学键为磷酸二酯键，而不是氢键。而不是氢键。(3)不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点不同种类的限制性核酸内切酶识别与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。不同，这与酶的专一性是一致的。与与DNA有关的各种酶比较有关的各种酶比较名称名称作用作用参与生理参与生理过程应用过程应用作用位作用位点点(如图如图)DNA连连接酶接酶连接两个连接两个DNA片段片段基因工程基

9、因工程a限制性限制性内切酶内切酶切割某种特定的脱切割某种特定的脱氧核苷酸序列氧核苷酸序列aDNA聚聚合酶合酶在脱氧核苷酸链上在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷添加单个脱氧核苷酸酸DNA复制复制a名称名称作用作用参与生理过参与生理过程应用程应用作用位点作用位点(如图如图)RNA聚聚合酶合酶在核苷酸链上在核苷酸链上添加单个核苷添加单个核苷酸酸转录转录a解旋酶解旋酶使碱基间氢键使碱基间氢键断裂形成单脱断裂形成单脱氧核苷酸链氧核苷酸链DNA复制及复制及转录转录b逆转逆转录酶录酶以以RNA为模板为模板合成合成DNA逆转录、基逆转录、基因工程因工程特别提醒特别提醒 DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶都是形成

10、聚合酶都是形成磷酸二酯键，而不是氢键，氢键是分子间的静电磷酸二酯键，而不是氢键，氢键是分子间的静电吸引力，不需通过酶催化形成。吸引力，不需通过酶催化形成。DNA连接酶只连接酶只能在两个能在两个DNA片段间形成磷酸二酯键，而片段间形成磷酸二酯键，而DNA聚聚合酶只能将单个核苷酸加到已有合酶只能将单个核苷酸加到已有DNA片段上，且片段上，且需要以一条需要以一条DNA链为模板。链为模板。目前发现的目前发现的DNA连连接酶不具有连接单链接酶不具有连接单链DNA的能力。的能力。 (2011年北大附中高二检测年北大附中高二检测)下列关于下列关于DNA连连接酶的叙述正确的是接酶的叙述正确的是()催化相同黏性

11、末端的催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接片段之间的连接催化不同黏性末端的催化不同黏性末端的DNA片段之间的连接片段之间的连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成酸二酯键的形成ABC D 【尝试解答】【尝试解答】D【解析】【解析】在在DNA重组技术中，两个重组技术中，两个DNA片段间片段间必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；必须有相同的黏性末端才能互补配对，进行结合；具有相同黏性末端的具有相同黏性末端的DNA分子连接时，分子连接时，DNA连接连接酶的作用是催

12、化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之酶的作用是催化脱氧核苷酸链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成，即把间磷酸二酯键的形成，即把“梯子梯子”的的“扶手扶手”缝缝合起来。合起来。【探规寻律】【探规寻律】限制酶与限制酶与DNA连接酶的关系连接酶的关系跟踪训练跟踪训练两个具有相同黏性末端的两个具有相同黏性末端的DNA片段，片段，在条件适宜时，经酶的作用合成一个重组在条件适宜时，经酶的作用合成一个重组DNA分分子。该酶是子。该酶是()ADNA连接酶连接酶 BRNA聚合酶聚合酶CDNA聚合酶聚合酶 D限制性内切酶限制性内切酶解析：解析：选选A。本题考查几种酶的作用。本题考查几种酶的作用。DNA连接连接酶可以

13、连接两个酶可以连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键形成片段之间的磷酸二酯键形成一个一个DNA分子；分子；RNA聚合酶可以催化单个游离的聚合酶可以催化单个游离的核糖核苷酸形成核糖核苷酸形成RNA；DNA聚合酶可以催化单个聚合酶可以催化单个游离的脱氧核糖核苷酸形成游离的脱氧核糖核苷酸形成DNA；限制性内切酶；限制性内切酶可以将可以将DNA分子从特定的位点切割成两个分子从特定的位点切割成两个DNA片片段。段。常用的载体常用的载体质粒质粒1来源及结构：质粒主要存在于细菌等原核生物来源及结构：质粒主要存在于细菌等原核生物中，是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核中，是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核D

14、NA之外，并且具有自我复制能力的双链环状之外，并且具有自我复制能力的双链环状DNA分子，如下图所示：分子，如下图所示：2标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组DNA进行鉴定和选择。进行鉴定和选择。3作为载体的条件作为载体的条件(1)能自我复制。能自我复制。(2)有一个至多个限制酶切割位点。有一个至多个限制酶切割位点。(3)有特殊的标记基因。有特殊的标记基因。(4)对受体细胞无害等。对受体细胞无害等。 如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。据图回答下列问题。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为上称为_，其作用是，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是下列常在基因工程中用作载体的是()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌中的土壤农杆菌中的RNA分子分子C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体动物细胞的染色体【思路点拨