2017-2018学年高中生物浙科版（浙江专版）选修3（课件+课时跟踪检测+教学案）：第一章 基因工程 （9份打包）

第一节工具酶的发现和基因工程的诞生 一、工具酶的发现和基因工程的诞生 1．基因工程概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。 2．基因工程的核心：构建重组DNA分子(基因表达载体的构建)。 3．基因工程的主要理论基础 (1)DNA是生物遗传物质的发现。 (2)DNA双螺旋结构的确立。 (3)遗传信息传递方式的认定。 4．基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用。 二、基因工程的工具 1．限制性核酸内切酶(又称限制酶) (1)概念：是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。 (2)来源：主要来自原核生物。 (3)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。 (4)结果：产生粘性末端或平末端。 2．DNA连接酶 (1)概念：是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子的酶。 (2)作用：缝合DNA片段，在基因工程中，可以将外源基因和载体DNA连接在一起。 (3)作用实质：形成核苷酸之间的磷酸二酯键。 3．目的基因的载体——质粒 (1)概念：是能够自主复制的双链环状DNA分子。 (2)作用：质粒是基因工程中的载体，将外源基因送入受体细胞中。 (3)最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。 (4)结构特点：双链环状DNA分子，常含有抗生素抗性基因。 (5)存在位置：在细菌中独立于拟核之外。 1．基因工程是一种新兴的生物技术，实施该工程的最终目的是(　　) A．提取生物体的DNA分子 B．定向对DNA分子进行人工“剪切” C．在生物体外对DNA分子进行改造 D．定向改造生物的遗传性状 解析：选D　基因工程也称重组DNA技术，它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术，故实施基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状。 2．在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是(　　) A．将目的基因从染色体上切割出来 B．识别并切割双链DNA的特定核苷酸序列 C．将目的基因与载体结合 D．将目的基因导入受体细胞 解析：选B　限制酶在基因工程中的作用是识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，并在特定位点切割磷酸二酯键，产生末端。它没有拼接和导入功能。 3．下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是(　　) A．DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键 B．DNA连接酶连接的是末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖 C．DNA连接酶连接的是末端两条链主链上的磷酸和核糖 D．同一种DNA连接酶可以切出不同的粘性末端 解析：选B　碱基对之间的氢键靠碱基互补配对很容易连接。DNA分子的主链是由脱氧核糖与磷酸连接起来的，这两个分子连接起来需要DNA连接酶的参与。 4．下列通常不被用作基因工程载体的是(　　) A．细菌质粒　　　　　 B．λ噬菌体 C．动植物病毒 D．细菌核区的DNA 解析：选D　常用的载体有：质粒、λ噬菌体、动植物病毒等。细菌的核区由一个大型的环状DNA分子经反复折叠缠绕而成，它控制着细菌的主要性状，一般不能用作基因工程的载体。 1．限制性核酸内切酶 (1)作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。如：某种限制性核酸内切酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切断DNA，其作用示意图如下： (2)作用特点：具有专一性，表现在以下两个方面。 ①能够识别双链DNA分子中特殊的核苷酸序列。 ②能够切割特定序列中的特定位点。 (3)作用产物：粘性末端或平末端。 ①粘性末端：是限制性核酸内切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形成的，如图所示： ②平末端：是限制性核酸内切酶在它识别序列的中轴线处将DNA的两条链分别切开时形成的，如图所示： 2．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的关系 (1)区别： 作用 应用 限制性核酸内切酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂 用于提取目的基因和切割载体 DNA连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于目的基因和载体的连接 (2)两者的关系可表示为： 3．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成 不同点 是否需要模板 不需要 需要 接DNA链 双链 单链 作用过程 在两个DNA片段间形成磷酸二酯键 将单个核苷酸加到已存在的DNA单链片段上，形成磷酸二酯键 作用结果 将已存在的DNA片段连接 合成新的DNA分子 用途 基因工程 DNA复制 [题组冲关] 1．下列关于几