1.1DNA重組的技術(shù)基本工具

專題1基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果（目的）基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物(即打破物種界限，定向的改造生物性狀）剪切→拼接→導(dǎo)入→表達基因重組基因工程的概念第1節(jié)問題探討手術(shù)刀縫合針運輸工具培育抗蟲棉需要哪些基本工具?來源種類特點作用結(jié)果閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)主要從原核生物中分離純化而來（霉菌中也有）已經(jīng)分離出大約4000種1、識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。形成兩種末端：黏性末端或平末端專一性1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵8仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G……CG…G

(1)其中①和

是由一種限制酶切割形成的

末端，所用限制酶是

。（2）

和

是由另一種限制酶切割形成的

末端，所用的限制酶可以是

。反饋練習(xí)③SmaI限制酶④②EcoRI限制酶在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶反饋練習(xí)你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。尋根問底尋根問底為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。18類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用兩DNA片段要具有互補的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的兩條單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用ATGCATGCDNA聚合酶連接單鏈DNA把單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上DNA聚合酶DNA聚合酶DNA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 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要DNA的一條鏈作為模板形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵小試身手

DNA連接酶催化的反應(yīng)是（）A、DNA復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵B、黏性末端堿基之間形成氫鍵C、兩個DNA片斷黏性末端之間的縫隙的連接D、A、B、C都不正確D以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，試分析：①GC…②AATTC…③…GC④…CTTAACG…G……CG…G

(1)其中①和

是由一種限制酶切割形成的

末端，兩者要重組成一個DNA分子，所用DNA連接酶通常是

。（2）

和

是由另一種限制酶切割形成的

末端，兩者要形成重組DNA片段，所用的連接酶通常是

。反饋練習(xí)③T4DNA連接酶④②E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶限制酶與DNA解旋酶、DNA水解酶的比較作用共同點限制酶DNA解旋酶DNA水解酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂將DNA二條鏈之間的氫鍵斷開將DNA水解成單個脫氧核苷酸都作用于DNA分子中的化學(xué)鍵作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂在DNA片段之間形成磷酸二酯鍵用于提取目的基因和切割載體用于連接目的基因和運載體比較載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運輸車”——載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1）能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具一個或多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進行鑒定和選擇。4）必須是安全的，對受體細胞無害。5）載體DNA分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1）作為運載工具，將目的基因?qū)胧荏w細胞中2）在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制①細菌的質(zhì)粒②病毒：λ噬菌體衍生物、動植物病毒等。

有標(biāo)記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制質(zhì)?！懵兜?、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。對宿主細胞沒有影響，主要存在于細菌和酵母菌體內(nèi)。其中最常用的是大腸桿菌質(zhì)粒。最常用運載體——質(zhì)粒

實際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進行過人工改造的。（雙選）關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的A.質(zhì)粒是能夠自我復(fù)制的環(huán)狀DNA分子B.質(zhì)粒是基因工程常用的載體C.重組質(zhì)粒是目的基因D.質(zhì)?？稍谒拗魍鈫为殢?fù)制AB反饋練習(xí)小結(jié)升華限制酶DNA連接酶載體來源特點結(jié)果作用種類特點種類條件作用DNA重組技術(shù)的基本工具課本知識回顧

基因工程又叫做

或

。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

提取出來，加以

，

然后放到另一種生物的細胞里，

改造生物的遺傳性狀?；蚱唇蛹夹g(shù)DNA重組技術(shù)基因修飾改造定向地DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──“分子縫合針”──“分子運輸車”──限制（性核酸內(nèi)切）酶DNA連接酶載體限制性核酸內(nèi)切酶主要是從的一種酶。識別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的斷開。形成兩種末端原核生物中分離純化出來特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端平末端“分子縫合針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類連接黏性末端E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端基因進入受體細胞的載體通常有三種:作為載體的條件：在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質(zhì)粒都是在

質(zhì)粒λ噬菌體衍生物動植物病毒天然質(zhì)粒人工改造的能自我復(fù)制；有切割位點；有遺傳標(biāo)記基因；對受體細胞無害、易分離基礎(chǔ)上進行過練習(xí)在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解正確的是A、其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B、DNA連接酶可以恢復(fù)DNA中的氫鍵C、在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶D、他們不能被反復(fù)的利用鞏固提高A

糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致發(fā)達國家把它列為第3號“殺手”。請回答下列問題：（1）目前，對糖尿病的治療，大多采用激素療法，所用激素為

，由

細胞分泌。（2）目前檢測尿糖常用的試劑為

，糖尿遇該試劑加熱后呈

色。拓展遷移胰島素胰島B斐林試劑磚紅（3）所用激素過去主要是從