重組DNA技術(shù)的基本工具【知識 精講精研 】 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

講課人：涂夢婷第三章

基因工程復(fù)習(xí)——基因通常是指具有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；颍耗軌虮晦D(zhuǎn)錄（DNA→RNA）或能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的DNA片段基因是DNA片段，DNA片段不一定是基因復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)核酸DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）核苷酸(基本單位)磷酸五碳糖（核糖/脫氧核糖）含氮堿基脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸1’2’3’4’5’2’脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸胞嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶AGCT胞嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤尿嘧啶AGCU復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)核酸初步水解徹底水解核苷酸(基本單位)磷酸五碳糖含氮堿基復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)3’,5’—磷酸二酯鍵3’5’3’,5’—磷酸二酯鍵復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)3’5’雙螺旋結(jié)構(gòu)氫鍵A=TG≡C（堿基互補配對原則）反向平行5’3’3’5’雙螺旋結(jié)構(gòu)反向平行5’3’3’5’復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)DNA中的

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；

排列在內(nèi)側(cè)。脫氧核糖和磷酸堿基氫鍵A=TG≡C（堿基互補配對原則）復(fù)習(xí)——DNA的結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)氫鍵A=TG≡C反向平行5’3’3’5’

指按照人們的愿望，通過

等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的

和生物制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA

上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作

。轉(zhuǎn)基因新的生物類型分子水平重組DNA技術(shù)基因工程環(huán)斑病毒的非轉(zhuǎn)基因木瓜轉(zhuǎn)基因木瓜導(dǎo)入抗性基因基因工程操作對象：原理：基因（分子水平）基因重組操作環(huán)境：生物體外(基因的表達在體內(nèi))

指按照人們的愿望，通過

等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的

和生物制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA

上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作

。轉(zhuǎn)基因新的生物類型分子水平重組DNA技術(shù)基因工程操作對象：原理：基因（分子水平）基因重組操作環(huán)境：生物體外(基因的表達在體內(nèi))

指按照人們的愿望，通過

等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的

和生物制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA

上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作

。轉(zhuǎn)基因新的生物類型分子水平重組DNA技術(shù)基因工程都是在生物體外完成的基因工程（視頻）操作對象：原理：基因（分子水平）基因重組操作環(huán)境：生物體外(基因的表達在體內(nèi))目的：定向地改造生物的遺傳特性，獲得更符合人們需要的生物類型和生物制品

指按照人們的愿望，通過

等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的

和生物制品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA

上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作

。轉(zhuǎn)基因新的生物類型分子水平重組DNA技術(shù)第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具(第一課時)講課人：涂夢婷第三章

基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花（無抗蟲特征）蘇云金芽孢桿菌（有抗蟲特征）提取抗蟲基因棉花細胞與載體DNA拼接，導(dǎo)入（含抗蟲基因）植物組織培養(yǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉這個過程需要哪些“分子工具”？重組DNA技術(shù)的基本工具限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”這個過程需要哪些“分子工具”？DNA連接酶——“分子縫合針”基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）來源：種類：主要是從原核生物中分離純化出來的數(shù)千種——現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物種分離出了約4000種限制酶粘質(zhì)沙雷式桿菌（Serratiamarcescens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ屬名首字母種加詞頭兩個字母菌株型號數(shù)字表示分離出來的第幾種限制酶分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）特點：特異性5′3′5′3′EcoRⅠ中心軸線分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）特點：特異性5′3′5′3′EcoRⅠ中心軸線5′3′5′3′SamⅠ一種限制酶一般只能識別一種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）特點：特異性5′3′5′3′EcoRⅠ中心軸線5′3′5′3′SamⅠ一種限制酶一般只能識別一種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。黏性末端(AATT)平末端一般由6個核苷酸組成（回文序列）分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）BamHⅠ

;EcoRⅠ

;HindⅢ

;BglⅡ

。寫出下列限制酶切割形成的黏性末端GATCAATTAGCTGATC判斷2：不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端（

）判斷3：相同的黏性末端也可能是由不同限制酶作用形成的（

）√√判斷1：同種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端一定是相同的（

）√請判斷：以下黏性末端是否由同一種限制酶作用產(chǎn)生的。分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）×GAATTCCAATTGGTTAAC分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）請結(jié)合左圖，推測以下答案：①限制酶一次可斷開_____個磷酸二酯鍵②產(chǎn)生_____個游離的磷酸基團③產(chǎn)生____個黏性末端④消耗____分子水2分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）請結(jié)合左圖，推測以下答案：①限制酶一次可斷開_____個磷酸二酯鍵②產(chǎn)生_____個游離的磷酸基團③產(chǎn)生____個黏性末端④消耗____分子水2222分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）請結(jié)合左圖，推測以下答案：①限制酶一次可斷開_____個磷酸二酯鍵②產(chǎn)生_____個游離的磷酸基團③產(chǎn)生____個黏性末端④消耗____分子水2222分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）1、想要獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切_____個切口，可產(chǎn)生____個黏性末端，有____個磷酸二酯鍵被斷開244GAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATG…TCCTAG…AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAAATTCTCGGTATGGGTATG…AATTCCATAC…5′3′5′3′分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）1、想要獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切_____個切口，可產(chǎn)生____個黏性末端，有____個磷酸二酯鍵被斷開2、如果把兩種來源不同DNA用同一種限制酶來切割，會怎么樣？244會產(chǎn)生相同的黏性末端分子手術(shù)刀——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）根據(jù)你所掌握的知識你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制。限制酶就是它的一種防御性工具。當(dāng)外源DNA入侵時，它會利用限制酶來切割外源DNA，使之失效，以保證自身安全。旁欄思考推測限制酶為什么不會剪切原核生物本身的DNA？

含有某種限制酶的細菌的DNA分子不存在該酶的識別序列或識別序列已被修飾

（甲基化）1.基因工程的誕生和發(fā)展①

別名:

。②

原理:

。③

操作對象:

。④

操作水平:

。⑤

操作環(huán)境:生物

（體內(nèi)/體外）進行⑥

結(jié)果：

。⑦

優(yōu)點：

基因重組DNA分子水平重組DNA技術(shù)基因體外創(chuàng)造出符合人們需要的生物類型和生物產(chǎn)品

定向改造生物性狀（目的性強）復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)限制酶來源特點原核生物特異性只識別特定的核苷酸序列只斷開特定部位的磷酸二酯鍵一般由6個核苷酸組成（回文序列—中心對稱、反向平行）①能根據(jù)切出的片段說出限制酶的識別序列和位點···TG···ACCA···GT······G···CTGCAACGTC···G···切割末端類型黏性末端和平末端復(fù)習(xí)②限制性核酸內(nèi)切酶作用后產(chǎn)生的黏性末端、斷裂的磷酸二酯鍵數(shù)等問題Ⅰ質(zhì)粒切割時斷開了____個磷酸二酯鍵Ⅱ質(zhì)粒切割前后分別有____、____個游離的磷酸基團Ⅲ質(zhì)粒切割時產(chǎn)生____個黏性末端Ⅳ質(zhì)粒切割時消耗____分子水SamⅠ20222Ⅰ斷開了____個磷酸二酯鍵Ⅱ產(chǎn)生了____個游離的磷酸基團Ⅲ產(chǎn)生了____個黏性末端Ⅳ消耗了____分子水4444復(fù)習(xí)已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是（）A.3B.4C.9D.12a、b、c、dab、bc、cd、abc、bcd、C復(fù)習(xí)已知某限制性內(nèi)切酶在一環(huán)狀DNA分子上有3個酶切位點，如下圖所示，現(xiàn)有多個上述環(huán)狀DNA分子，如果每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，從理論上分析，產(chǎn)生不同長度的DNA片段最多有()A.6種B.7種C.8種D.9種Ba、b、cab、bc、ca、鏈狀abcabc1.下列關(guān)于限制酶的說法，正確的是()A.限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵練習(xí)B下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述，正確的是（）A.同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質(zhì)粒，因此不具備專一性B.限制酶只能識別和切割DNA，不能識別RNAC.限制酶在任何部位都能將DNA切開D.限制酶只能從原核生物中提取練習(xí)B3.某DNA分子中含有某限制酶的一個識別序列，用該限制酶切割該DNA分子，可能形成的兩個DNA片段是（）練習(xí)A.①②B.③④C.①③D.②④B

下圖甲是一個DNA片段，箭頭處代表不同限制酶的切點，

據(jù)圖回答：（1）用EcoRⅠ酶切，能得到

種DNA片段；（2）用PstⅠ完全酶切，能得到

種DNA片段；（3）同時用SmaⅠ和PstⅠ完全酶切，能得到

種DNA片段；（4）只用PstⅠ酶切，最多能得到

種DNA片段。2355練習(xí)AGTCATTCGATA分子縫合針——DNA連接酶將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。作用：AGTCATTCGATAA×分子縫合針——DNA連接酶①…CTGCA…G②…C…GTTAAG…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④C.①④；②③D.以上都不對

以下哪些末端能夠重新組合在一起？①③連接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶識別。②④連接在一起后，____________（能/不能）再被原本的限制酶識別。能不能√…CTGCAG……GACGTC……CAATTC……GTTAAG…分子縫合針——DNA連接酶①…CTGCA…G②…C…GTTAAG…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④C.①④；②③D.以上都不對

以下哪些末端能夠重新組合在一起？由不同限制酶切割所得的兩個相同的黏性末端不能再被之前所用的限制酶識別√分子縫合針——DNA連接酶種類：平末端黏性末端類型來源功能只縫合____________縫合_________和_________________結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的_________________大腸桿菌T4噬菌體黏性末端黏性末端平末端(效率較低)磷酸二酯鍵E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶DNA連接酶vsDNA聚合酶AGTCATADNA聚合酶DNA連接酶vsDNA聚合酶DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點模板作用對象作用結(jié)果用途都能催化