专题05 基因工程（讲案）-2020-2021学年高二生物下学期期末复习考点大串讲

专题05　基因工程 知识网络 知能突破 知能点一 基因工程的基本工具 1．限制性内切核酸酶——“分子手术刀” （1）来源：限制性内切核酸酶又称限制酶，主要是从原核生物中分离纯化而来的。 （2）作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，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。 （3）组成：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 （4）结果：产生黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。 2．DNA连接酶――“分子缝合针” （1）作用：拼接DNA片段形成新的DNA分子，其实质是恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 （2）种类：E.coli DNA连接酶（来自大肠杆菌）和T4 DNA连接酶（来自T4噬菌体）。 （3）结果：E.coli DNA连接酶只能连接具有互补黏性末端的DNA片段，T4 DNA连接酶既能“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，但连接平末端的效率相对较低。 3．基因进入受体细胞的载体――“分子运输车” （1）常用载体――质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。 （2）质粒的特点：质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中；还含有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选。 （3）其他载体：噬菌体、动植物病毒等均可作为基因工程的载体。它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。 4．DNA的粗提取与鉴定实验 （1）实验原理：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，DNA不溶于酒精溶液，但某些蛋白质溶于酒精。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈蓝色。 （2）实验流程： ①材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织，如新鲜洋葱。 ②破碎细胞；切碎洋葱→倒入研磨液中研磨→过滤研磨液，置于4℃冰箱中几分钟，取上清液（或直接对研磨液进行离心）。 ③DNA的析出：在上清液中加入体积相等的、预冷的体积分数为95%的酒精溶液，静置几分钟，得到白色丝状物。 ④DNA的鉴定：取两支20mL的试管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。 【误区警示】质粒的易错辨析 （1）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要，对某些天然的载体进行人工改造。 （2）常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等。 （3）作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。 （4）注意与细胞膜上载体的区别，两者的化学本质和作用都不相同。 （5）质粒能自我复制，既可在自身细胞、受体细胞内，也可在体外。 典例1　下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是（　　） A．一种DNA连接酶只能连接一种黏性末端 B．将单个脱氧核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键 C．DNA连接酶不需要识别特定的脱氧核苷酸序列 D．连接两条DNA链上碱基之间的氢键 【答案】C 【解析】DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，所以一种DNA连接酶可以连接多种黏性末端，A错误；DNA连接酶连接的是两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键，B错误；DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，不需要识别特定的脱氧核苷酸序列，C正确；DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，D错误。 变式训练1　下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图。请思考回答问题： 　　　 （1）EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的化学本质是_________________，其单体是____________。 （2）EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是____________，EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的识别序列不相同，说