生物學(xué)案：DNA重組技術(shù)的基本工具

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1.1DNA重組技術(shù)的基本工具1．簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。2．認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。一、基因工程的定義基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過__________和________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________水平上進行設(shè)計和施工的,因此又叫做____________.二、DNA重組技術(shù)的基本工具1。限制性核酸內(nèi)切酶-—“分子手術(shù)刀”（1）主要來源：________。（2）作用：能夠識別雙鏈DNA分子的某種__________，并且能使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的________斷開。(3）結(jié)果:形成DNA片段末端.限制酶切割DNA分子產(chǎn)生的DNA片段末端有兩種形式，即________和________。2．DNA連接酶-—“分子縫合針”（1)作用：將切下的雙鏈DNA片段“縫合"，恢復(fù)被限制酶切開的__________，拼接成新的DNA分子.（2）種類eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（E·coliDNA連接酶：從________中分離得到,只,連接雙鏈DNA片段互補的____末端，T4DNA連接酶：從______中分離出來，對于兩種，末端都能連接，但對______的連接效率比較低))3．基因進入受體細(xì)胞的載體——“分子運輸車"（1）載體的條件①能夠在細(xì)胞中________.②有一至多個______________,便于外源基因的插入。③具有________，供重組DNA的鑒定和選擇。④在宿主細(xì)胞內(nèi)友好借居，不影響宿主細(xì)胞的生命活動.⑤分子大小應(yīng)合適，以便提取和體外操作.（2）載體的種類①質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于____________之外、能夠________的小型____鏈環(huán)狀______分子.含有一個至多個______________，供外源基因插入其中，并帶有特殊的遺傳________，是基因工程最常用的運載體.②λ噬菌體的衍生物。③動植物病毒.思考：受體細(xì)胞分別是動物細(xì)胞和細(xì)菌的時候，載體是否相同？答案:一、體外DNA重組轉(zhuǎn)基因DNA分子DNA重組技術(shù)二、1。（1）原核生物（2)特定核苷酸序列磷酸二酯鍵（3）黏性末端平末端2．（1）磷酸二酯鍵（2)大腸桿菌黏性T4噬菌體平末端3．（1)自我復(fù)制限制酶切割位點標(biāo)記基因（2）細(xì)菌擬核DNA自我復(fù)制雙DNA限制酶切割位點標(biāo)記基因思考:不相同。細(xì)菌是原核生物，一般用的載體是質(zhì)粒。動物細(xì)胞是真核細(xì)胞,一般用的載體是病毒。1．理解基因工程的概念應(yīng)用技術(shù)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)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(dǎo)入→表達結(jié)果創(chuàng)造出符合人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品2.與遺傳有關(guān)的各種酶的比較名稱作用參與的生理過程或應(yīng)用作用位點（如下圖）DNA連接酶連接兩個DNA片段基因工程a限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開aDNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸DNA的復(fù)制aRNA聚合酶在核苷酸鏈上添加單個核苷酸轉(zhuǎn)錄a解旋酶使堿基間氫鍵斷裂形成單脫氧核苷酸鏈DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄b逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成DNA逆轉(zhuǎn)錄、基因工程—作用位點示意圖①DNA連接酶和DNA聚合酶的作用都是催化形成磷酸二酯鍵,而不是氫鍵，氫鍵是分子間的靜電吸引力，不需要通過酶的催化形成.②DNA連接酶只能在兩個DNA片段間形成磷酸二酯鍵,而DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有DNA片段上，且需要以一條DNA鏈為模板.3．限制酶在原核生物中的作用原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶在細(xì)菌內(nèi)會將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。而限制酶不會切斷自身DNA，是因為在原核生物細(xì)胞中，其DNA分子或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上,使限制酶不能將其切開。題型一限制性內(nèi)切酶及其作用特點【例1】下列有關(guān)基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，正確的是(）。A．限制性內(nèi)切酶只能識別6個或8個脫氧核苷酸組成的序列B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNAD．限制性內(nèi)切酶只能從原核生物中提取解析：限制性內(nèi)切酶能夠識別并切割雙鏈DNA上特定的核苷酸序列，多數(shù)限制性內(nèi)切酶能夠識別6個核苷酸組成的序列,少數(shù)可以識別4、5或者8個核苷酸組成的序列.限制性內(nèi)切酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，活性受溫度影響。限制性內(nèi)切酶主要從原核生物中獲得，同時在某些真核生物細(xì)胞內(nèi)也存在，例如酵母菌。答案：B題型二DNA連接酶及其作用特點【例2】（2011·天津理綜）下列有關(guān)酶的敘述正確的是（）。A．酶的基本組成單位是氨基酸和脫氧核糖核苷酸B．酶通過為反應(yīng)物供能和降低活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率C．在動物細(xì)胞培養(yǎng)中，胰蛋白酶可將組織分散成單個細(xì)胞D．DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，使雙鏈延伸解析：酶的成分是RNA或蛋白質(zhì),所以酶的組成單位是核糖核苷酸或氨基酸。酶通過降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率。DNA連接酶將兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，從而將它們連接起來。胰蛋白酶可分解細(xì)胞間的化學(xué)物質(zhì)，從而將動物組織分散成單個細(xì)胞。答案：C題型三基因工程中的常用載體——質(zhì)?！纠?】質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，下列關(guān)于質(zhì)粒的說法正確的是（).A．質(zhì)粒在宿主細(xì)胞內(nèi)都要整合到染色體DNA上B．質(zhì)粒是獨立于細(xì)菌擬核DNA之外的小型細(xì)胞器C．基因工程操作中的質(zhì)粒一般都是經(jīng)過人工改造的D．質(zhì)粒上堿基之間數(shù)量存在A＋G＝U＋C解析：基因工程使用的載體需有一至多個酶切位點,具有自我復(fù)制的能力，有標(biāo)記基因，對受體細(xì)胞安全，且分子大小適合。而自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進行人工改造后才能用于基因工程操作。而質(zhì)粒進入宿主細(xì)胞后不一定都要整合到染色體DNA上，如宿主細(xì)胞是細(xì)菌細(xì)胞則不需整合。質(zhì)粒是小型環(huán)狀雙鏈DNA分子而不是細(xì)胞器，也不會有堿基U.答案:C1．下列對基因工程的理解,正確的是（)。①它是一種按照人們的意愿，定向改造生物遺傳特性的工程②對基因進行人為刪減或增添某些堿基③是體外進行的人為的基因重組④在實驗室內(nèi),利用相關(guān)的酶和原料合成DNA⑤主要技術(shù)為體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)⑥在DNA分子水平上進行操作⑦一旦成功，便可遺傳A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦2．下圖表示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知,該限制酶能識別的堿基序列及切點是（）。A．CTTAAG，切點在C和T之間 B．CTTAAG，切點在G和A之間C．GAATTC，切點在G和A之間 D．CTTAAC，切點在C和T之間3．下列關(guān)于DNA連接酶的敘述，正確的是（）。①可催化互補黏性末端的DNA片段之間的連接②都能催化平末端的DNA片段之間的連接③催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成④催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸間磷酸二酯鍵的形成A．①③ B．②④ C．②③ D．①④4．質(zhì)粒是基因工程的常用載體，它的特點是（）.①能自主復(fù)制②不能復(fù)制③結(jié)構(gòu)簡單④單鏈DNA⑤環(huán)狀DNA⑥含有標(biāo)記基因A．①②⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①③⑤⑥ D．②③⑤⑥5．基因工程操作離不開三種工具，下列有關(guān)說法不正確的是（).A．常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒，從而獲得互補的黏性末端B．在三種工具中最常用載體——質(zhì)粒的基本單位是脫氧核糖核苷酸,兩種酶的基本單位是氨基酸C.DNA聚合酶能夠催化形成磷酸二酯鍵,是基因工程中的“分子縫合針”D．限制性核酸內(nèi)切酶主要從原核生物中分離獲得,具有識別特定核苷酸序列的能力6．（2011·浙江理綜）將ada（腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是().A．每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒B．每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點C．每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點至少插入一個adaD．每個插入的ada至少表達一個腺苷酶脫氨酶分子答案：1．C基因工程是對現(xiàn)有基因的剪切和重組，并沒有對基因進行改造，也不是要合成新的DNA。2．C3．DE．coliDNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補的黏性末端，而不能催化DNA片段平末端的連接.DNA連接酶的作用是催化兩個脫氧核苷酸之間磷酸二酯鍵的形成，即把“梯子”