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1、第1節(jié) DNA重組技術(shù)的基本工具【本節(jié)重難點】重點：DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用難點：基因工程載體所需要具備的條件【知識精講】教材梳理知識點一 基因工程的概念：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。注意：對本概念應(yīng)從以下幾個方面理解：操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導入表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物知識點二 基因工程的基本工具1.限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”（1）

2、限制性內(nèi)切酶的來源：主要是從原核生物中分離純化來的。（2）限制性內(nèi)切酶的功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并能將每一條鏈上特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵切開。（3）限制性內(nèi)切酶的切割方式：在中心軸線兩側(cè)將DNA切開，切口是黏性末端。沿著中心軸線切開DNA，切口是平末端。注意：比較有關(guān)的DNA酶（1）DNA水解酶：能夠?qū)NA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基 （2）DNA解旋酶：能夠?qū)NA或DNA的某一段解成兩條長鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫鍵。注意：使DNA解成兩條長鏈的方法除用解旋酶以外，在適當?shù)母邷兀ㄈ?4）、重金屬鹽的作用下，也可使

3、DNA解旋。 （3）DNA聚合酶：能將單個的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成DNA長鏈。 （4）DNA連接酶：是通過磷酸二酯鍵連接雙鏈DNA的缺口。注意比較DNA聚合酶和DNA連接酶的異同點。2.DNA連接酶“分子縫合針”（1）DNA連接酶的分類：E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。（2）作用及作用部位：E.coliDNA連接酶作用于黏性末端被切開的磷酸二酯鍵，T4DNA連接酶作用于黏性末端和平末端被切開的磷酸二酯鍵。3.基因進入受體細胞的載體“分子運輸車”（1）分子運載車的分類：質(zhì)粒：常存在于原核細胞和酵母菌中，是一種分子質(zhì)量較小的環(huán)狀的裸露的DNA分子，獨立于擬核之外。病毒：常用的病毒有

4、噬菌體、動植物病毒等。（2）運載體使用的目的：是用它做運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)運到宿主細胞中去。是利用它在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。（3）作為運載體必須具備的條件：在宿主細胞中保存下來并大量復制 有多個限制性內(nèi)切酶切點 有一定的標志基因，便于篩選。思維探究：知識點3、4、5主要是介紹DNA重組技術(shù)的三種基本工具及其作用。限制酶“分子手術(shù)刀”，主要是介紹限制酶的作用，切割后產(chǎn)生的結(jié)果。在這部分內(nèi)容學習時，應(yīng)關(guān)心的問題之一是：限制酶從哪里尋找？我們可以聯(lián)想從前學過的內(nèi)容噬菌體侵染細菌的實驗，進而認識細菌等單細胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么這類原核生物之所以長期進化而不絕滅，有何保

5、護機制？進而聯(lián)想到可能是有什么酶來切割外源DNA，而使之失效，達到保護自身的目的”。這樣就對“限制酶主要是從原核生物中分離純化出來”的認識提高了一個層次。DNA連接酶DNA片段的“分子縫合針”，在這里同學們很容易想到堿基互補配對或DNA聚合酶，這是很自然的。但只考慮到堿基互補配對原則還是不夠的，我們可以從原有的知識出發(fā)，要想到限制酶切開的DNA中膦酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，這個地方還沒有連接起來，又是怎樣連接的呢？這樣自然而然地想到DNA連接酶?；蜻M入受體細胞的載體“分子運輸車”的學習內(nèi)容，不能僅僅著眼于記住這幾個條件，而應(yīng)該深入思考每一個條件的內(nèi)涵，通過深思熟慮，才能真正明確為什么要有

6、這些條件才能充當載體。教材拓展拓展點一 限制酶所識別序列的特點限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條中心軸線，如圖，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復排列的。如： 以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補對稱； 以 為軸，兩側(cè)堿基互補對稱。拓展點二 DNA連接酶連接的是什么部位？DNA連接酶是將一段DNA片段3端的羥基與另一DNA片段5端磷酸基團上的羥基連接起來形成酯鍵，而不是連接互補堿基之間的氫鍵?！镜漕}分類精析】考點一、基因工程的概念例1（2005高考廣東）以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是 （ ）A、基因工程是細胞水平上的生物工程 B、基因

7、工程的產(chǎn)物對人類都是有益的C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變 D、基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強分析：本題考查的知識點是基因工程的概念。解答本題的關(guān)鍵是理解基因工程的概念?；蚬こ淌窃谏矬w外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造(目的性強)和重新組合(基因重組)，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物.但并不是所有的基因產(chǎn)物對人類都有益的。所以選D。 答案：D 點評：正確理解基因工程的概念是解題的關(guān)鍵。 考點二、基因工程的基本工具例2.下列關(guān)于限制酶的說法不正確的是A限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布B一

8、種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA的切點不同D限制酶的作用是用來提取目的基因分析：此題主要考察限制酶的有關(guān)知識。解答本題的關(guān)鍵是理解限制酶的來源和限制酶的特點。限制酶主要是從原核生物中分離出來的，并不是廣泛存在于各種生物中；一種限制酶能識別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；DNA分子經(jīng)限制酶切割形成黏性末端和平末端兩種。答案：B點評：考察有關(guān)限制酶的題目，主要是考察限制酶的特點，這一點一定要牢記。例3在基因工程中用來完成基因的剪接的工具是 A限制酶和連接酶 B限制酶和水解酶C限制酶和運載體 D連接酶和運載體分析：

9、本題考查限制酶和連接酶的有關(guān)知識。解答本題的關(guān)鍵是“剪接”二字，是既剪又接。限制性內(nèi)切酶(即限制酶)是剪切基因的“剪刀”，DNA連接酶是將DNA末端之間的縫隙“縫合”起來的“基因的針線”。所以，剪接工具是限制酶和連接酶。答案：A點評：本題注意審題，剪接是既剪又接，需要限制酶和連接酶。例4有關(guān)基因工程的敘述正確的是A限制酶只在獲取目的基因時才用 B重組質(zhì)粒的形成是在細胞內(nèi)完成的C質(zhì)粒都可以作為運載體D蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序可以為合成目的基因提供線索分析：本題綜合考察了基因工程中所用到的工具。在基因工程中，不僅要用限制酶切割目的基因，還要用同一種限制酶在質(zhì)粒上切割出一個切口，使目的基因與質(zhì)粒切口的

10、黏性末端能進行堿基互補配對，所以A錯；重組質(zhì)粒是在細胞外進行的，所以B錯；并不是所有的質(zhì)粒都可作運載體，在科學研究中，人們通常只是用大腸桿菌的質(zhì)粒(其上有抗藥基因)作運載體，所以C錯；在人工合成目的基因的方法中，有一種方法是根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，最后通過化學方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。所以D項正確。答案：D點評：解答本題時要綜合考慮基因工程的基本工具的特點、條件、適用范圍。例5下列哪項通常不被用作基因工程的運載體A細菌質(zhì)粒 B噬菌體C動植物病毒 D細菌核區(qū)的DNA分析：本題考察基因工程中的工具運載

11、體。解答本題的關(guān)鍵是記住、理解運載體必須具備的條件和課本上講的常用運載體。作為運載體必須具備的條件：在宿主細胞中保存下來并大量復制 有多個限制性內(nèi)切酶切點 有一定的標志基因，便于篩選。記住常用的運載體有：質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等。細菌的核區(qū)由一個大型的環(huán)狀DNA分子反復折疊纏繞而成，控制著細菌的主要性狀，所以一般不被用作基因工程的運載體。答案：D點評：牢記作為運載體必須具備的3個條件是解答本題的關(guān)鍵。 考點三、限制酶所識別序列的特點例62005天津（1）限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶的切點

12、。請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后形成的黏性未端。_請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后形成的黏性未端。_在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性未端能否連接起來？為什么？_分析：本題主要考察黏性末端的知識。解答本題的關(guān)鍵是理解限制酶的特點。在切割目的基因和運載體時，一定要使用同一種限制性內(nèi)切酶，這樣，切出的切口才一樣，才能進行堿基互補配對連接起來。兩個黏性末端只要一樣就可以進行堿基互補配對，再通過DNA連接酶連接起來。答案：（1） 可以連接。因為由兩種限制性內(nèi)切酶切割后所形成的黏性末端是相同的（或“是可以互補的”）。點評：限制酶所識別的是特定的堿基序列，并在特定部位進行切割，

13、限制酶不同，所識別的堿基序列不同，黏性末端不同。但不同的粘性末端有時是可以進行拼接的，如：黏性末端。兩者不要混淆。 【針對性練習】1實施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別DNA子中的GAATTC順序，切點在G和A之間，這是應(yīng)用了酶的A酶的高效性 B酶的專一性 C酶的多樣性 D酶的催化活性受外界條件影響2以下說法正確的是 A所有的限制酶只能識別同一種特定的核苷酸序列B質(zhì)粒是基因工程中惟一的運載體C運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D基因治療主要是對有缺陷的細胞進行修復3.下列黏性末端屬于同一種限

14、制性內(nèi)切酶切割的是（ ）ABCD4.下列四條DNA分子，彼此間具有粘性末端的一組是 A B C D5依右圖有關(guān)基因工程的工具酶功能的敘述，不正確的是 A切斷a處的酶為限制核酸性內(nèi)切酶 B連接a處的酶為DNA連接酶C切斷b處的酶為解旋酶 D切斷b處的為限制性內(nèi)切酶6不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是 A能復制 B有多個限制酶切點C具有標記基因 D它是環(huán)狀DNA7.基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實施必須具備的四個必要條件是A.目的基因 限制性內(nèi)切酶 運載體 體細胞 B.重組DNA RNA聚合酶 限制性內(nèi)切酶 連接酶C.工具酶 目的基因 運載體 受體細胞D.模板DNA 信使RNA 質(zhì)粒 受體細胞8下列關(guān)