高中生物专题111DNA重组技术的基本工具名师课件新人教版选修3

专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具[目标导航]1.了解基因工程的概念。2.简述DNA重组技术所需三种工具的来源和作用。3.理解基因工程载体需要具备的条件。知识梳理一、基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平结果DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平新的生物类型和生物产品二、DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(又称限制酶)。(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。前者是限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的中心轴线处切开产生的。2．DNA连接酶——“分子缝合针”。(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键__，形成重组DNA分子。(2)种类。①E·coliDNA连接酶：只能缝合DNA片段的黏性末端。②T4DNA连接酶：既可缝合DNA片段的黏性末端，又可缝合DNA片段的平末端，但连接后者的效率低。3．载体——“分子运输车”。(1)作用：携带外源基因进入受体细胞。(2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(3)特点。①能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。②有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。③具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。预习反馈判断正误1．通过基因工程产生的变异是不定向的。(×)2．通过基因工程改造成的生物为新物种。(×)3．限制酶和DNA解旋酶的作用部位相同。(×)4．DNA连接酶起作用时不需要模板。(√)5．载体(如质粒)和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。(×)6．作为载体，必须要有标记基因。(√)要点一基因工程的工具酶1．限制酶的作用位点是？2．限制酶和DNA连接酶有什么不同？3．DNA连接酶和DNA聚合酶有何区别？归纳提升1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较(1)区别作用在双链DNA分子中使限制性特定部位的两个相邻核核酸内苷酸之间的磷酸二酯键切酶断裂DNA连在DNA片段之间重新接酶形成磷酸二酯键比较应用用于提取目的基因和切割载体用于目的基因和载体的连接(2)两者的关系可 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为2．限制性核酸内切酶与解旋酶的区别(1)相同点：都作用于DNA分子。(2)不同点：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯键，后者作用于氢键。3．与DNA有关的几种酶种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用DNA分DNA分子片底物子段作用磷酸二部位酯键磷酸二酯键形成重组DNA分子脱氧核苷酸DNA分子碱基对间磷酸二酯键的氢键形成新的DNA形成单链DNA分子作用形成黏结果性末端或平末端4.上述四种酶的作用部位图解作用位点示意图作用于a(磷酸二酯键)的酶有限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶；作用于b(氢键)的酶有解旋酶。限制酶的识别序列和切割末端的判断(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。(2)判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是：将黏性末端或平末端之一旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。典例研析【典例1】以下几种酶与图中所指的化学键形成或断裂有关的有几种()①限制性核酸内切酶②DNA连接酶③RNA聚合酶④解旋酶⑤DNA水解酶A．两种B．三种C．四种D．五种解析：①限制性核酸内切酶能将特定位点间的磷酸二酯键切断，①正确；②DNA连接酶能将DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来，②正确；③RNA聚合酶能将核糖核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来，但不能将脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来，③错误；④解旋酶的作用部位是氢键，④错误；⑤DNA水解酶能将磷酸二酯键断裂，⑤正确。 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：B即时演练1．如图为DNA分子结构示意图，下列对该图的描述正确的是()A．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸B．解旋酶作用的部位是③C．某限制性核酸内切酶可选择⑨处作为切点D．DNA连接酶可连接⑩处断裂的化学键解析：图中④包含上一个脱氧核苷酸的磷酸①和下一个脱氧核苷酸的五碳糖②和碱基③，不是一个脱氧核苷酸，选项A错误；限制性核酸内切酶的作用部位是⑩磷酸二酯键，解旋酶的作用是解开DNA双链，作用部位是⑨氢键，选项B、C错误；DNA连接酶可连接⑩处断裂的磷酸二酯键，选项D项正确。答案：D2．下列有关DNA连接酶的叙述正确的是()A．T4DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来B．E·coliDNA连接酶能将双链DNA片段平末端之间进行连接C．DNA连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸解析：DNA连接酶能使两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连接起来。E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。答案：C要点二基因工程中常用的载体——质粒1．载体有什么作用？2．为什么常用质粒作为载体？3．质粒上必须具有标记基因吗？归纳提升1．作用(1)作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中。(2)在受体细胞内对目的基因进行大量复制。2．具备条件(1)在宿主细胞中能保存下来并能大量复制。(2)具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。每种酶的切割位点最好只有一个，以便获得结构单一的重组DNA。(3)具有标记基因，便于筛选。常用的标记基因有抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。原理如下图所示：实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，要进行人工改造后才能用于基因工程操作。(4)对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。3．载体的种类(1)细菌质粒，它是细菌拟核DNA以外的小型双链环状DNA，有的细菌只有一个，有的细菌有多个。(2)λ噬菌体的衍生物和某些动植物病毒的DNA。一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需求，对某些天然的载体进行人工改造。(1)质粒是基因工程中最常用的载体，它并非只存在于原核细胞中，某些真核细胞(如酵母菌)中也存在质粒，质粒上的基因属于细胞质基因。它能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内复制，也可在体外复制。(2)供目的基因插入的酶切位点所处的位置必须是在载体本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因的插入而使其失活。典例研析【典例2】质粒是基因工程中最常用的载体，它的主要特点是()①能自主复制②不能自主复制③结构很小④是蛋白质⑤是环状RNA⑥是环状DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦B．①④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦解析：质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中，是一种很小的独立于拟核之外的环状DNA分子，上面有标记基因，便于在受体细胞中检测。质粒在受体细胞中能“友好”地“借居”，并能随受体细胞DNA的复制而复制，能进行目的基因的扩增和表达。答案：C即时演练3．下列哪项不是基因工程中使用的用来运载目的基因的载体()A．细菌质粒B．λ噬菌体的衍生物C．动植物病毒D．细菌核区的DNA解析：基因工程中经常使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。答案：D4．下列有关质粒的叙述，正确的是()A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器B．质粒是细菌细胞中能自主复制的单链环状DNA分子C．质粒的存在对宿主细胞的生存有决定性的作用D．质粒与染色体中均含有脱氧核糖解析：质粒是一个小型的双链环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器。质粒是一种重要的载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒，然后导入细菌细胞。质粒的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性的作用。质粒是环状DNA分子，染色体主要由DNA和蛋白质组成，二者均含脱氧核糖。答案：D【网络构建】填充：①限制酶②DNA连接酶③基因进入受体细胞的载体④磷酸二酯键⑤质粒【必背语句】1．基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。2．不同生物基因能拼接在一起的理论基础是DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。3．外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。4．限制酶的作用特点是识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个核苷酸间的磷酸二酯键。6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。