2017-2018学年中图版生物选修三（课件+学业达标测评）第1单元 第1章 第1节基因工程的原理 （2份打包）

第一章　基因工程和蛋白质工程 第一节　基因工程的原理 1．简述基因工程的诞生。 2．简述基因工程的原理及技术。(重点) 3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点) 基 因 工 程 的 诞 生 与 操 作 工 具 1．诞生历程 时间 科学家 事件 1967年 发现了DNA连接酶 1970年 史密斯等 首次提取出核酸限制性内切酶 提取了T4DNA连接酶 1972年 伯格等 构建了世界首例体外重组的杂合DNA分子 1973年 科恩等 成功培育出双重抗性大肠杆菌 2.操作工具 (1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀” (2)DNA连接酶——“基因缝纫针” ①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA分子。 ②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。 (3)载体——“分子运输车” ①载体的特点 ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。 ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。 ⅲ.具有某些标记基因。 ⅳ.载体应对受体细胞无害。 ②载体的种类： ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。 ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。 探讨：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？ 提示：GAATTC，切点在G和A之间。 探讨：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？ 提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。 探讨：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？ 提示：DNA连接酶。 1．核酸限制性内切酶 (1)来源和种类 切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4 000种。 (2)作用 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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)识别序列的组成 一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。 (4)作用结果 当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。 【特别提示】　①限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端； ②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。 2．DNA连接酶 (1)分类 根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类： ①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为E·coli DNA连接酶； ②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为T4DNA连接酶。 (2)作用 这两类酶都是将双链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。 【特别提示】　E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既可以“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，但连接平末端之间的效率比较低。 3．载体 (1)常用载体——质粒 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分子。 (2)载体的条件 ①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因； ②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合； ③具有标记基因，便于进行检测和筛选。 (3)其他载体 在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是(　　) 【导学号：99310001】 A．其化学本质都是蛋白质 B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键 C．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶 D．它们不能被反复使用 【解析】　限制酶和DNA连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，DNA聚合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。 【答案】　A 2．核酸限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是—G↓GATCC—，核酸限制性内切酶 Ⅱ 的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶 Ⅰ 的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶 Ⅱ 的切点。 (1)请画出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后所形成的黏性末端。 (2)请画出目的基因两侧被限制酶 Ⅱ 切割后所形成的黏性末端。 (3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？为什么？ 【解析】　本题考查核酸限制性内切酶切割DNA的方式，将限制酶能识别