生物学案：DNA重组技术的基本工具

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精1.1DNA重组技术的基本工具1．简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2．认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。一、基因工程的定义基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过__________和________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.由于基因工程是在________水平上进行设计和施工的,因此又叫做____________.二、DNA重组技术的基本工具1。限制性核酸内切酶-—“分子手术刀”（1）主要来源：________。（2）作用：能够识别双链DNA分子的某种__________，并且能使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的________断开。(3）结果:形成DNA片段末端.限制酶切割DNA分子产生的DNA片段末端有两种形式，即________和________。2．DNA连接酶-—“分子缝合针”（1)作用：将切下的双链DNA片段“缝合"，恢复被限制酶切开的__________，拼接成新的DNA分子.（2）种类eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（E·coliDNA连接酶：从________中分离得到,只,连接双链DNA片段互补的____末端，T4DNA连接酶：从______中分离出来，对于两种，末端都能连接，但对______的连接效率比较低))3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车"（1）载体的条件①能够在细胞中________.②有一至多个______________,便于外源基因的插入。③具有________，供重组DNA的鉴定和选择。④在宿主细胞内友好借居，不影响宿主细胞的生命活动.⑤分子大小应合适，以便提取和体外操作.（2）载体的种类①质粒是一种裸露的、结构简单、独立于____________之外、能够________的小型____链环状______分子.含有一个至多个______________，供外源基因插入其中，并带有特殊的遗传________，是基因工程最常用的运载体.②λ噬菌体的衍生物。③动植物病毒.思考：受体细胞分别是动物细胞和细菌的时候，载体是否相同？答案:一、体外DNA重组转基因DNA分子DNA重组技术二、1。（1）原核生物（2)特定核苷酸序列磷酸二酯键（3）黏性末端平末端2．（1）磷酸二酯键（2)大肠杆菌黏性T4噬菌体平末端3．（1)自我复制限制酶切割位点标记基因（2）细菌拟核DNA自我复制双DNA限制酶切割位点标记基因思考:不相同。细菌是原核生物，一般用的载体是质粒。动物细胞是真核细胞,一般用的载体是病毒。1．理解基因工程的概念应用技术体外DNA重组和转基因等技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果创造出符合人类需要的新的生物类型和生物产品2.与遗传有关的各种酶的比较名称作用参与的生理过程或应用作用位点（如下图）DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程a限制性核酸内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且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aDNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA的复制aRNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核苷酸转录a解旋酶使碱基间氢键断裂形成单脱氧核苷酸链DNA复制及转录b逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程—作用位点示意图①DNA连接酶和DNA聚合酶的作用都是催化形成磷酸二酯键,而不是氢键，氢键是分子间的静电吸引力，不需要通过酶的催化形成.②DNA连接酶只能在两个DNA片段间形成磷酸二酯键,而DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有DNA片段上，且需要以一条DNA链为模板.3．限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶在细菌内会将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。而限制酶不会切断自身DNA，是因为在原核生物细胞中，其DNA分子或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上,使限制酶不能将其切开。题型一限制性内切酶及其作用特点【例1】下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，正确的是(）。A．限制性内切酶只能识别6个或8个脱氧核苷酸组成的序列B．限制性内切酶的活性受温度的影响C．限制性内切酶能识别和切割RNAD．限制性内切酶只能从原核生物中提取解析：限制性内切酶能够识别并切割双链DNA上特定的核苷酸序列，多数限制性内切酶能够识别6个核苷酸组成的序列,少数可以识别4、5或者8个核苷酸组成的序列.限制性内切酶的化学本质是蛋白质，活性受温度影响。限制性内切酶主要从原核生物中获得，同时在某些真核生物细胞内也存在，例如酵母菌。答案：B题型二DNA连接酶及其作用特点【例2】（2011·天津理综）下列有关酶的叙述正确的是（）。A．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸B．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率C．在动物细胞培养中，胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸解析：酶的成分是RNA或蛋白质,所以酶的组成单位是核糖核苷酸或氨基酸。酶通过降低反应的活化能来提高化学反应速率。DNA连接酶将两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连接起来。胰蛋白酶可分解细胞间的化学物质，从而将动物组织分散成单个细胞。答案：C题型三基因工程中的常用载体——质粒【例3】质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是（).A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器C．基因工程操作中的质粒一般都是经过人工改造的D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C解析：基因工程使用的载体需有一至多个酶切位点,具有自我复制的能力，有标记基因，对受体细胞安全，且分子大小适合。而自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。而质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体DNA上，如宿主细胞是细菌细胞则不需整合。质粒是小型环状双链DNA分子而不是细胞器，也不会有碱基U.答案:C1．下列对基因工程的理解,正确的是（)。①它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程②对基因进行人为删减或增添某些碱基③是体外进行的人为的基因重组④在实验室内,利用相关的酶和原料合成DNA⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术⑥在DNA分子水平上进行操作⑦一旦成功，便可遗传A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦2．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及切点是（）。A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间C．GAATTC，切点在G和A之间 D．CTTAAC，切点在C和T之间3．下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是（）。①可催化互补黏性末端的DNA片段之间的连接②都能催化平末端的DNA片段之间的连接③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成④催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸间磷酸二酯键的形成A．①③ B．②④ C．②③ D．①④4．质粒是基因工程的常用载体，它的特点是（）.①能自主复制②不能复制③结构简单④单链DNA⑤环状DNA⑥含有标记基因A．①②⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①③⑤⑥ D．②③⑤⑥5．基因工程操作离不开三种工具，下列有关说法不正确的是（).A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，从而获得互补的黏性末端B．在三种工具中最常用载体——质粒的基本单位是脱氧核糖核苷酸,两种酶的基本单位是氨基酸C.DNA聚合酶能够催化形成磷酸二酯键,是基因工程中的“分子缝合针”D．限制性核酸内切酶主要从原核生物中分离获得,具有识别特定核苷酸序列的能力6．（2011·浙江理综）将ada（腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是().A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD．每个插入的ada至少表达一个腺苷酶脱氨酶分子答案：1．C基因工程是对现有基因的剪切和重组，并没有对基因进行改造，也不是要合成新的DNA。2．C3．DE．coliDNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，而不能催化DNA片段平末端的连接.DNA连接酶的作用是催化两个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成，即把“梯子”