基因工程的工具(教案)

1、江蘇省南通第一中學(xué)高三生物導(dǎo)學(xué)案15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級(jí)姓名 15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1簡(jiǎn)述基因工程的概念含義；2簡(jiǎn)述基因工程誕生歷程；3說(shuō)出DNA重組技術(shù)的基本工具及其作用、特點(diǎn)。考點(diǎn)一：基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)1 1、基因工程的概念（1 1） 概念：按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)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。（2 2）原理（變異的來(lái)源）：基因重組（3 3）操作層次：分子水平上的操作，細(xì)胞水平上的表達(dá)。（4 4）育種優(yōu)勢(shì)：1與雜交育種相比， 能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和

2、的障礙（因?yàn)榛蚬こ淌菍⒁环N生物的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移另一種生物體內(nèi)，而不同種生物之間存在生殖隔離）；育種周期短。2與誘變育種相比，能 定向改變生物的遺傳性狀。（因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻?；通過(guò)基因 工程的方法能創(chuàng)造出人們所需要的新的生物或生物產(chǎn)品，但不一定是對(duì)人類或受體有利的，如生物武器對(duì)人類有害、利用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素對(duì)大腸桿菌無(wú)益）2 2、基本原理和理論基礎(chǔ)功能:主要切割外源DNA，而對(duì)本身的DNA不起作用，達(dá)到保護(hù)自身的目的。3特性：具有專一性，只能識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并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（注意：斷開一條鏈上兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵，

3、 而不是互補(bǔ)的兩個(gè)核苷酸之間的氫鍵）。4結(jié)果：形成黏性末端或平末端。例 1 1:限制性內(nèi)切酶I的識(shí)別序列和切點(diǎn)是一GGATCC,限制性內(nèi)切酶H的識(shí)別序列和切點(diǎn)是一GATC。在質(zhì)粒上有酶I的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶H的切點(diǎn)。請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶I切割后所形成的黏性末端。請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶n切割后所形成的黏性末端。變式訓(xùn)練：1 1.（多選）某DNA分子中含有某限制酶的一個(gè)識(shí)別序列，用該限制酶切割該DNA分子，可能形成的兩個(gè)DNA片段是（CD）基因是控制生物性狀* 和遺傳的基本單位遺傳信息的傳遞都遵循中心法則生物界共用一套遺傳密碼:DNA的基本單位都是四 .種脫氧核苷酸 DNA分子

4、都遵循堿基互i補(bǔ)配對(duì)原則:DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都:是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)考點(diǎn)二：基因工程的基本工具（1 1）限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱“限制酶”）:來(lái)源：主要來(lái)自于原核生物，種類多選項(xiàng)片段1片段2AI 1 I 9J_1- C T-A-G-C-T-| I I 1 _i_1_i_RIII?-?1 1 1 HnilIi i外源基因在受體細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)種限制酶BamH I、EcoRI、Hi nd川和Bgl n的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)。切割出來(lái)的DNA黏性末端可以互補(bǔ)配對(duì)的是(C)BamHIEcoRIHind 山BglnGGATCCGAATTCAAGCTTAGA TCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA

5、A. BamH I和EcoRIB.BamH I和Hind川C.C.BamH HI和 BglBglnD.EcoR I和Hind川提咼練習(xí) 2.2.現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)（bp）的DNA分子， 用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR I酶切轉(zhuǎn)丄mRNA週丄蛋白質(zhì)（性狀）基因拼接提高練習(xí) 1.1.限制酶是一種核酸內(nèi)切酶， 可識(shí)別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。 下圖為四后得到的DNA分子仍是1000bp，用Kpn I單獨(dú)酶切后得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分 子，用EcoRI、Kpn I同時(shí)酶切后得到200bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的江蘇省南通第一中學(xué)高三生物導(dǎo)學(xué)案1

6、5 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級(jí)姓名Ci i r Vii111 -f -f 1 1 I-DillDi i i g1-1 1 1- T - T - A - AA-A -T-T-C | -|丄1 1 1江蘇省南通第一中學(xué)高三生物導(dǎo)學(xué)案15 1 重組 DNA 技術(shù)的基本工具班級(jí)姓名a jOH I1 25hP pH II1 .！. OILT + NAD _ rf III1| I M1. I 1I jHi.n.pv或J 10 J I JU1 11 LF OHATP1一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma I切割前后，分別含有 _個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。2若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma I酶酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)

7、粒的熱穩(wěn)定性越 _(3)_用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaI切割，原因是_(4)與只使用EcoR I相比較，使用BamH I和Hind川兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA(3)載體：1功能：將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞并使其在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)并遺傳。2作為基因工程中載體的必須條件：a.能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制，或整合到染色體上(質(zhì)粒上有復(fù)制原點(diǎn)，能自我復(fù)制；逆的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止 _(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_ 酶。(6)_重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 _ 。(7)為了從cDNA文庫(kù)中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖

8、能力的大腸桿菌突變體，然后在 _的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。酶切圖譜正確的是(D)A.EwR【KpM Kpni600 200 200D.KpncoKlKpn600 | 200 | 2001C.EcoRI民 oRD.(2(2) DNADNA常用類型E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵特性對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列沒有專一性要求連接酶:轉(zhuǎn)錄病毒能將外源基因整合到宿主細(xì)胞的染色體上),使目的基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定的存在，并遺傳給下一代；b.具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外

9、源基因插入其中；c.有遺傳標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因(不是抗生素基因)等。種類：a.質(zhì)粒：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中小型環(huán)狀的DNA，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能“友好”的“借居”在宿主細(xì)胞中，對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害，因而是最常用的載體。在基因工程操作中，被用作載體的質(zhì)粒，都是經(jīng)過(guò)人工改造的。b.入噬箘體衍生物：可用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；c.動(dòng)植物病毒：可分別用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、植物，主要利用了病毒的感染性，將目的基因 導(dǎo)入受體細(xì)胞。例題2下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：【思考討論1】DNA連接酶與DNA聚合酶有什么異同？相同

10、：化學(xué)成分都是蛋白質(zhì)；都能催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。不同：DNA聚合酶是在DNA復(fù)制時(shí)，以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸加 到已有核酸片段的3末端羥基上，形成磷酸二酯鍵；DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將雙鏈DNA分子 上的兩個(gè)缺口縫合起來(lái)，形成重組DNA分子，因此它不需要模板。限制酸BtnwH IHind IDEL-OR【Sma1識(shí)別序列及 切割位點(diǎn)G*GATCCCCTAGJJ AAGCTTTTCGAGAATTCCTTAAJCCCGGGGGGCC1丄IIJHEDNAi1.T鈕mH ISnVl 伽d III圖2Jjaq DNA案合SI耳江蘇省南通第一中學(xué)高三生物導(dǎo)學(xué)案15 1 重組 DNA