第3章 第1节 第1课时 基因工程的发展历程和基因工程的基本工具（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（苏教版2019）

第三章　基因工程 第一节　基因工程及其技术 知识点(一)　基因工程的发展和基因工程的工具酶 [教材知识梳理] (一)基因工程是在多学科基础上发展而来的 (二)基因工程的工具酶 1．基因工程的概念 操作环境 体外 操作方法 人工“剪切”和“拼接” 操作过程 将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA，然后导入受体细胞，并使其在受体细胞中表达 操作原理 基因重组 目的 产生人类需要的基因产物 2.“分子剪刀”——限制性内切核酸酶(限制酶) 来源 主要来自原核生物 功能 能够识别DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开 结果 经过错位切和平切分别产生黏性末端和平末端 应用 已知限制酶EcoR Ⅰ和HaeⅢ识别的碱基序列和切割位点分别为在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端种类。 限制酶EcoRⅠ和限制酶HaeⅢ识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有特异性(专一性) 3.“分子黏合剂”——DNA连接酶 (1)功能：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。 (2)种类 种类 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 只能连接黏性末端 既可以连接黏性末端，又可以连接平末端 [微提醒] ①限制酶不切割细菌本身的DNA分子，含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。 ②限制酶特异性识别和切割的部位具有回文序列，即在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。例如：EcoRⅠ限制酶识别的DNA序列为，为回文序列。 ③使用不同的限制酶进行切割，只要切割后产生的黏性末端互补(或相同)就可用DNA连接酶连接起来。 [核心要点点拨] (一)与DNA相关的几种酶的比较 项目 DNA连接酶 限制酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 作用对象 DNA片段 DNA 单个的脱氧核苷酸 DNA 作用结果 将两个DNA片段连接成重组DNA分子 切割DNA分子 将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端 将双链DNA分子局部解旋为单链 (二)基因工程的理论基础 [典例]　限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法正确的是(　 ) A．一个DNA分子中，酶a与酶b的识别序列可能有多个 B．酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接 C．酶a与酶b切断的化学键不完全相同 D．用酶a切割有3个识别位点的质粒(环状DNA分子)，得到4种切割产物 [解析]　一个DNA分子中，可能存在一个至多个酶a与酶b的识别序列，A正确；由图可知，酶a与酶b识别的序列虽然不同，但切出黏性末端的两条链之间的碱基可以通过碱基互补配对连接起来，B错误；酶a与酶b切断的化学键均为相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；质粒为小型环状DNA分子，用酶a切割有3个识别位点的质粒，可得到3种切割产物，D错误。 [答案]　A [层级训练评价] (一)澄清概念 1．判断下列叙述的正误 (1)DNA连接酶能将DNA两条单链之间的碱基通过氢键连接起来。(×) (2)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。(×) (3)限制酶和解旋酶的作用部位相同。(×) (4)基因工程的原理是基因重组，在基因工程中这种变异是定向的。(√) (5)限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。(×) (二)落实知能 2．下列关于基因工程发展历程的说法正确的是(　 ) A．科学家发现质粒为基因的转移和重组找到工具酶 B．沃森和克里克证明了DNA的半保留复制，为基因工程技术提供了理论基础 C．科学家将爪蟾的DNA片段和大肠杆菌的质粒重组并成功地复制转录，表明基因工程能够克服种间障碍 D．现代的基因工程技术已经能够让动植物的各种蛋白质基因都在大肠杆菌细胞中表达 解析：选C　质粒不是工具酶，A错误；沃森和克里克构建了DNA的双螺旋结构模型，其中克里克还提出了中心法则，但这两个人并没有证明DNA的半保留复制，B错误；大肠杆菌是原核生物，没有内质网、高尔基体等具膜细胞器，因此现代的基因工程技术还不能让动植物的各种蛋白质基因都在大肠杆菌细胞中表达，D错误。 3．实施基因工程的最终目的是(　 ) A．定向提取生物体的DNA分子 B．定向地对DNA分子进行人工“剪切” C．在生物体外对DNA分子进行改造 D．产生人类需要的基因产物 解析：选D　基因工程是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，将外源目的基因与载体DNA进