優(yōu)化方案高中生物 專題1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具課件 新人教版選修3.ppt

第一章人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)定 專題1基因工程 1 1dna重組技術(shù)的基本工具 專題1基因工程 學(xué)習(xí)導(dǎo)航 1 了解基因工程的概念 誕生及發(fā)展 2 掌握限制酶及dna連接酶的作用 重 難點(diǎn) 3 理解載體需具備的條件 重點(diǎn) 專題1基因工程 一 基因工程 dna重組技術(shù) 基因 dna分子水平 二 限制性核酸內(nèi)切酶 分子手術(shù)刀 1 來源 主要來自于 2 特點(diǎn) 具有專一性 1 識(shí)別雙鏈dna分子的某種 2 切割特定核苷酸序列中的特定位點(diǎn) 3 作用 斷開每一條鏈中 的兩個(gè)核苷酸之間的 4 結(jié)果 產(chǎn)生 和 原核生物 特定核苷酸序列 特定部位 磷酸二酯鍵 黏性末端 平末端 巧記限制酶有特性 特定 突顯專一性 三 dna連接酶 分子縫合針 1 大腸桿菌 互補(bǔ)的 黏性末端 噬菌體 黏性末端 平末端 2 作用 形成 3 結(jié)果 形成重組dna分子 四 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車 1 作用 將 送入細(xì)胞中 2 種類 噬菌體衍生物和動(dòng)植物病毒等 磷酸二酯鍵 外源基因 質(zhì)粒 3 限制酶切割位點(diǎn) 標(biāo)記基因 1 判一判 1 通過基因工程改造成的生物為新物種 2 限制酶和dna解旋酶的作用部位相同 3 dna連接酶起作用時(shí)不需要模板 2 連一連將基因工程中的有關(guān)名詞與其對(duì)應(yīng)內(nèi)容連線 1 切割位點(diǎn) 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵指的是如圖圓圈中的化學(xué)鍵 而限制酶切割的只能是箭頭 所指的化學(xué)鍵 因?yàn)槿χ辛硪粋€(gè)化學(xué)鍵屬于一個(gè)核苷酸內(nèi)部的化學(xué)鍵 限制性核酸內(nèi)切酶 限制酶 作用位點(diǎn)示意圖 2 限制酶切出的黏性末端和平末端的比較 1 黏性末端 限制性核酸內(nèi)切酶在識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將dna的兩條鏈分別切開時(shí)形成的 2 平末端 限制性核酸內(nèi)切酶在識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)形成的 3 限制性核酸內(nèi)切酶與dna解旋酶的比較 1 相同點(diǎn) 都作用于dna分子中的化學(xué)鍵 2 不同點(diǎn) 兩者作用部位不同 前者作用于磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵 而后者作用于兩個(gè)堿基之間的氫鍵 即上述作用位點(diǎn)示意圖中的箭頭 所指處的氫鍵 4 限制酶切割位點(diǎn)與dna片段的關(guān)系 1 鏈狀dna分子上有1個(gè)酶切位點(diǎn) 用限制酶切割后形成2個(gè)dna片段 如果有2個(gè)酶切位點(diǎn) 用限制酶切割后則形成3個(gè)dna片段 依次類推 2 環(huán)狀dna分子上有1個(gè)酶切位點(diǎn) 用限制酶切割后形成一條鏈狀dna 如果有2個(gè)酶切位點(diǎn) 用限制酶切割后形成2個(gè)dna片段 依次類推 特別提醒限制酶作用結(jié)果不同dna分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同 同一個(gè)dna分子用不同的限制酶切割 產(chǎn)生的黏性末端一般不相同 如果相同 可重新互補(bǔ)配對(duì) 2014 山東濟(jì)寧高二檢測(cè) 下表為常用的限制性核酸內(nèi)切酶 限制酶 及其識(shí)別序列和切割位點(diǎn) 由此推斷以下說法正確的是 注 y c或t r a或g a 限制酶切割后不一定形成黏性末端b 限制酶的切割位點(diǎn)一定在識(shí)別序列的內(nèi)部c 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端d 一種限制酶一定只能識(shí)別一種核苷酸序列 a 解析 由表得知 hind 能識(shí)別4種不同的核苷酸序列 切割后不一定形成黏性末端 d項(xiàng)錯(cuò)誤 sau3a 的切割位點(diǎn)在識(shí)別序列的外部 b項(xiàng)錯(cuò)誤 不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端 如bamh 與sau3a 切割的末端 c項(xiàng)錯(cuò)誤 限制酶切割后不一定形成黏性末端 也可能是平末端 a項(xiàng)正確 1 表格中哪兩種限制酶切割出來的dna片段末端可以互補(bǔ)結(jié)合 其末端互補(bǔ)序列是什么 2 從表中各限制酶識(shí)別序列和切割位點(diǎn)的差異 得出限制酶有何特性 提示 1 bamh 和sau3a gatc 2 專一性 2 判斷黏性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的方法是 將黏性末端或平末端之一旋轉(zhuǎn)180 后 看它們是否是完全相同的結(jié)構(gòu) 2014 棗莊高二檢測(cè) 現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000個(gè)堿基對(duì) bp 的dna分子 用限制性核酸內(nèi)切酶ecor 酶切后得到的dna分子仍是1000bp 用kpn 單獨(dú)酶切得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的dna分子 用ecor kpn 同時(shí)酶切后得到200bp和600bp兩種長(zhǎng)度的dna分子 該dna分子的酶切圖譜正確的是 解析 選d 從題干中 用限制性核酸內(nèi)切酶ecor 酶切后得到的dna分子仍是1000bp 再結(jié)合選項(xiàng)中dna分子的可能酶切圖譜分析可知 此dna分子是環(huán)狀 故a b排除 同理 從 用kpn 單獨(dú)酶切得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的dna分子 又可推知圖譜中應(yīng)有兩個(gè)kpn 酶切位點(diǎn) 故選d dna連接酶及相關(guān)的比較 1 限制酶與dna連接酶的相互作用 2 幾種工具酶作用特點(diǎn)的比較 連接兩個(gè)dna片段 基因工程 a 限制性核酸內(nèi)切酶 能夠識(shí)別雙鏈dna分子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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 a 在脫氧核苷酸鏈上添加單個(gè)脫氧核苷酸 dna的 a 復(fù)制解旋酶 使dna堿基間的氫鍵斷裂 把兩條螺旋的雙鏈解開 dna復(fù)制 b 特別提醒有關(guān)酶的進(jìn)一步說明 1 dna連接酶無識(shí)別的特異性 連接兩個(gè)互補(bǔ)末端的dna片段間的磷酸二酯鍵 而dna聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸加到已有dna片段上 且需一條dna鏈為模板 2 解旋酶打開堿基對(duì)之間的氫鍵 但氫鍵是分子間的靜電引力 不需要通過酶的催化形成 下列有關(guān)dna連接酶的敘述正確的是 a t4dna連接酶只能將雙鏈dna片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來b e colidna連接酶能將雙鏈dna片段平末端之間進(jìn)行連接c dna連接酶能恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵d dna連接酶可連接dna雙鏈的氫鍵 使雙鏈延伸 c 解析 dna連接酶能使兩個(gè)dna片段之間形成磷酸二酯鍵 從而將它們連接起來 e colidna連接酶只能將雙鏈dna片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來 不能將雙鏈dna片段平末端之間進(jìn)行連接 t4dna連接酶既可以 縫合 雙鏈dna片段互補(bǔ)的黏性末端 又可以 縫合 雙鏈dna片段的平末端 2014 江蘇徐州高二質(zhì)檢 如圖為dna分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化 圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶 dna聚合酶 dna連接酶 解旋酶作用的正確順序是 a b c d c 解析 本題考查不同工具酶的作用及作用特點(diǎn) 圖示中 表示該酶切割dna分子雙鏈產(chǎn)生黏性末端的過程 用到的酶是限制性核酸內(nèi)切酶 是黏性末端連接的過程 用到的酶是dna連接酶 是dna分子解旋的過程 要用解旋酶 是dna復(fù)制時(shí)子鏈的形成過程 需要dna聚合酶 基因工程中常用載體 質(zhì)粒 1 來源 質(zhì)粒主要存在于細(xì)菌 酵母菌等生物中 2 結(jié)構(gòu) 是一種裸露的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 獨(dú)立于細(xì)菌擬核dna之外 并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀dna分子 如圖所示 3 標(biāo)記基因 質(zhì)粒上有一些特殊的基因 如抗四環(huán)素基因 抗氨芐青霉素基因 用于對(duì)重組dna進(jìn)行鑒定和選擇 4 載體的作用 1 用它作為運(yùn)載工具 將目的基因送入受體細(xì)胞中去 2 利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 5 限制酶的選取原則限制酶識(shí)別的切割位點(diǎn) 不能在載體的復(fù)制起始點(diǎn) 標(biāo)記基因等載體必需的基因片段 切點(diǎn)所處位置必須在載體需要的基因片段之外 避免載體因目的基因的插入而失活或影響鑒定和篩選 特別提醒細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體的區(qū)別 1 化學(xué)本質(zhì)不同 細(xì)胞膜上的載體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) 基因工程中的載體可能是物質(zhì) 如質(zhì)粒 dna 噬菌體的衍生物 也可能是生物 如動(dòng)植物病毒等 2 功能不同 細(xì)胞膜上的載體功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞 基因工程中的載體是一種 分子運(yùn)輸車 把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒 pbr322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體 其主要結(jié)構(gòu)如圖所示 1 構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因 以便于 2 pbr322分子中有單個(gè)ecor 限制酶作用位點(diǎn) ecor 只能識(shí)別序列 gaattc 并只能在g與a之間切割 若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)ecor 的切點(diǎn) 請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶ecor 切割后所形成的黏性末端 篩選 鑒別 目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 3 pbr322分子中另有單個(gè)的bamh 限制酶作用位點(diǎn) 現(xiàn)將經(jīng)bamh 處理后的質(zhì)粒與另一種限制酶bgl 處理得到的目的基因 通過dna連接酶作用恢復(fù) 鍵 成功獲得了重組質(zhì)粒 說明 磷酸二酯 兩種限制酶 bamh 和bgl 切割得到的黏性末端相同 4 為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無ampr和tetr的大腸桿菌 將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng) 得到如圖二的菌落 再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上 使絨布面沾上菌落 然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng) 得到如圖三的結(jié)果 空圈表示與圖二對(duì)照無菌落的位置 與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是 圖三結(jié)果顯示 多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是 能抗氨芐青霉素 但不能抗四環(huán)素 pbr322質(zhì)粒 解析 1 質(zhì)粒作為基因表達(dá)載體的條件之一是要有抗性基因 以便于篩選 鑒別 目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 2 同一限制酶切割dna分子產(chǎn)生的黏性末端相同 根據(jù)題意可知 該目的基因兩側(cè)被限制酶ecor 切割后所形成的黏性末端為 3 dna連接酶催化兩個(gè)dna片段形成磷酸二酯鍵 而通過dna連接酶作用能將兩個(gè)dna分子片段連接 表明經(jīng)兩種限制酶 bamh 和bgl 切割得到的dna片段 其黏性末端相同 4 由題意知 由于與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng) 而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng) 故可推知與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素 但不能抗四環(huán)素 由圖二 圖三結(jié)果顯示 多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素 而經(jīng)限制酶bamh 作用后 標(biāo)記基因tetr被破壞 而不能抗四環(huán)素 故多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是pbr322質(zhì)粒 圖一中有多個(gè)限制酶作用位點(diǎn) 對(duì)生物本身有何作用 在基因工程中有何好處 提示 防止外源dna入侵細(xì)菌 是一種自我防御 在基因工程中可供目的基因插入其中 基因工程中 需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒 便于重組和篩選 已知限制酶 的識(shí)別序列和切點(diǎn)是 g gatcc 限制