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一、基因工程的概念,限制酶,原核生物,特定核苷酸序列,磷酸二酯鍵,平末端,黏性末端,限制酶,磷酸二磷酯鍵,,,,,大腸桿菌,T4噬菌體,黏性末端,平末端,互補的黏性末端,一、限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶) 閱讀教材P4～5，分析圖1－2、1－3，探究下列問題： 1．限制酶切割DNA分子時，其切割部位在哪里？具有 怎樣的作用特點？ 提示：(1)切割部位是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)作用特點：①具有專一性。具體表現(xiàn)在兩個方面：識別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列；切割特定序列中的特定位點。②可用于DNA的切割，獲取目的基因和切割載體。 2．利用限制酶切割得到的是黏性末端或平末端，二者有什么區(qū)別？ 提示：(1)黏性末端：是限制酶在識別序列的中心 軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開形成的，如圖所示。,(2)平末端：是限制酶在識別序列的中心軸線處切開形成的，如圖所示。 具有黏性末端的DNA片段能夠通過互補堿基間的配對重新結(jié)合，而具有平末端的DNA片段不容易結(jié)合。,二、DNA連接酶 閱讀教材P5并觀察分析圖1－4，討論下列問題： 1．DNA連接酶的作用目的是什么？作用于哪種化學(xué)鍵？ 提示：(1)作用目的：將切下的黏性末端或平末端重新拼接、 縫合，形成新的DNA分子。 (2)作用的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵。 2．根據(jù)圖示分析： (1)圖中a酶、b酶分別是哪種酶？ 提示：a是限制酶(或限制性核酸內(nèi)切酶)；b是DNA連接酶。,(2)兩種酶在基因工程中有什么作用及應(yīng)用。 提示：,,,,三、載體 閱讀教材P6，觀察分析圖1－5，探討下列問題： 1．具備什么條件的物質(zhì)才能充當基因工程的載體？ 提示：載體必須具備的條件： (1)能在受體細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。 (2)有多個限制酶切割位點，以便與外源基因連接。 (3)具有某些特殊標記基因，以便進行篩選。當然，載體應(yīng)對受體細胞無毒害作用，否則受體細胞將受到損傷甚至死亡。 2．聯(lián)系主動運輸中的載體，試從它們的化學(xué)本質(zhì)和作用方面分析二者的不同。 提示：(1)主動運輸中的載體是位于細胞膜上的蛋白質(zhì)，其作用是運輸離子、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)進出細胞。 (2)基因工程中的載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA，其作用是： ①攜帶目的基因進入受體細胞；②利用載體在宿主細胞中的 復(fù)制對目的基因進行大量復(fù)制。,,,如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，下列對該圖的描述正確的 是( ),,,A．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 B．解旋酶作用的部位是⑩ C．某限制性核酸內(nèi)切酶可選擇⑨處作為切點 D．DNA連接酶可連接⑩處斷裂的化學(xué)鍵 [解析] 圖中④包含上一個脫氧核苷酸的磷酸①和下一個脫氧核苷酸的五碳糖②和堿基③，不是一個脫氧核苷酸，A錯誤；限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位是⑩磷酸二酯鍵，解旋酶的作用是解開DNA雙鏈，作用部位是⑨氫鍵，B、C錯誤；DNA連接酶可連接⑩處斷裂的磷酸二酯鍵，D正確。,,,答案：D,,,如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下 列問題。 (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是______，二者還具有其他共同點，如①__________，②_________(寫出兩條即可)。,,,(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為—A —TGCGC，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為________________；可使用________________把質(zhì)粒和目的基因連接。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為______，其作用是_______________________________________。 (4)下列常在基因工程中作為載體的是( ) A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質(zhì)粒 D．動物細胞的染色體,,,基因工程中的限制酶與載體 (1)載體必須具備一個或多個限制酶的切割位點，但每種酶 的切點最好只有一個。若用于切割載體的限制酶有多個點， 則切割后質(zhì)?？赡軙G失某些片段，若丟失的片段含有復(fù)制 起始點，則重組DNA分子進入受體細胞后便不能進行自主復(fù)制。 (2)限制酶切割位點所處的位置必須是在所需的標記基因之外，這樣才能保證標記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測。,[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] 填充：①限制酶 ②DNA連接酶 ③基因進入受體細胞的載體 ④磷酸二酯鍵 ⑤質(zhì)粒,———————[課堂歸納]—————————,[關(guān)鍵語句] 1．基因工程突破了生殖隔離，實現(xiàn)了不同種生物間的基因重組。 2．不同生物基因能拼接在一起的理論基礎(chǔ)是DNA分子都是由4種 脫氧核苷酸構(gòu)成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 3．外源DNA導(dǎo)入受體細胞表達的理論基礎(chǔ)是密碼子的通用性。 4．限制酶的作用特點是識別雙鏈DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位點上切割。 5．限制酶和DNA連接酶的作用部位都是兩個核苷酸間的磷酸二 酯鍵。 6．在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。,1．科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實施該工程的最終目的是( ) A．定向提取生物體的DNA分子 B．定向地對DNA分子進行人工“剪切” C．在生物體外對DNA分子進行改造 D．定向地改造生物的遺傳性狀,解析：基因工程的定義就是在生物體外，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和重新組合，然后導(dǎo)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)生出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。,答案：D,2．下列關(guān)于限制酶的說法正確的是( ) 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后都會形成黏性末端 D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵 解析：限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的，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)限制酶切割會形成黏性末端和平末端兩種。,答案：B,3．下列有關(guān)DNA連接酶的敘述正確的是( ) ①催化具有相同的黏性末端的DNA片段之間連接 ②催化具有不同的黏性末端的DNA片段之間連接 ③催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成 ④催化脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的形成 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 解析：DNA連接酶催化相同(即互補)的黏性末端進行連 接，而不是不同的黏性末端的任意連接。DNA連接酶作用的部 位是磷酸二酯鍵，不是氫鍵。,答案：C,4．質(zhì)粒是基因工程的常用載體，下列關(guān)于它的說法正確的 是( ) A．具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的染色體，能夠攜帶目的基因 B．含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動 C．是RNA，能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D．能夠自我復(fù)制，從而保持連續(xù)性 解析：質(zhì)粒存在于細菌和酵母菌等生物中，是一種很小的環(huán)狀DNA分子，不是染色體；其上有標記基因，便于目的基因在受體細胞中檢測。質(zhì)粒在受體細胞中自主復(fù)制，或隨受體細胞DNA復(fù)制而復(fù)制，進行目的基因的擴增和表達。,答案：D,5．下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的載體( ) A．細菌質(zhì)粒 B．噬菌體 C．動植物病毒 D．細菌擬核DNA 解析：載體能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存，并且具有多個限制酶切點及某些標記基因?；蚬こ讨谐Ｓ玫妮d體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。,答案：D,6．如圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ 的酶切位點，ampR為青霉素(抗生素)抗性基因，tetR為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，P為啟動子，T為終止子，ori為復(fù)制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ 在內(nèi)的多種酶的酶切位點。 據(jù)圖回答下列問題： (1)在基因工程中常用的工具有三種：一是用于切割DNA分子的__________；二是將目的基因與載體拼接的______________；三是作為載體的質(zhì)粒。,(2)將含有目的基因的DNA與經(jīng)特定的酶切后的載體(質(zhì)粒)進行拼接形成重組DNA，理論上講，重組DNA可能有“_________”、 “__________________”、“__________________”三種，其中有效的(所需要的)重組DNA是______________。因此需要對這些拼接產(chǎn)物進行分離提純。 (3)利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無任何抗藥性的原核宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的拼接產(chǎn)物(重組DNA)是____________。,解析：(1)在基因工程中常用的工具酶有兩種：一是用于切割DNA分子的限制酶，二是將目的基因與載體連接的DNA連接酶。(2)用同一種限制酶將含有目的基因的DNA和質(zhì)粒分別切開，產(chǎn)生的黏性末端相同，進行拼接形成的重組DNA，理論上講，可能有目的基因—目的基因、目的基因—載體和載體—載體三種。其中人們所需要的重組DNA是目的基因—載體。(3)由圖可以看出兩種限制酶的酶切位點都在四環(huán)素抗性基因中，兩種限制酶都能破壞四環(huán)素抗性基因，因此用該質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無任何抗藥性的原核宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的拼接產(chǎn)物應(yīng)是載體—載體(仍有抗性基因)。,答案：(1)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶) DNA連接酶 (2)目的基因—目的基因 目的基因—載體 載體—載體 目的基因—載體 (3)載體—載體,