发布时间 : 星期三 文章2020学年高中生物专题1基因工程1DNA重组技术的基本工具学案新人教版选修3更新完毕开始阅读
DNA重组技术的基本工具
1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科的基础上发展而来的。
2.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
知识点一 基础理论和技术的发展催生了基因工程
1．对基因工程概念的理解
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 原理 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 基因重组 创造出人类需要的新的生物类型和生物产品 2.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。该事例说明生物共用一套遗传密码。
3．基因工程的基础理论和技术支持[连一连]
1．基因工程的原理是基因重组
基因重组有两种情况：减数第一次分裂前期四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合。基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。
2．基因工程的理论基础 (1)拼接的基础
①基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
②空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。
③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。
(2)表达的基础：生物共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内可表达出相同的蛋白质。
科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是( )
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．定向地改造生物的遗传性状
解析：选D。基因工程的内容就是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需的基因产物，也就是定向地改造生物的遗传性状。
知识点二 基因工程的基本工具——工具酶
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)来源：主要来自原核生物。 (2)特点：具有专一性。
①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。 ②切割特定核苷酸序列中的特定位点。
(3)作用：断开每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (4)结果：产生黏性末端和平末端。 2．DNA连接酶——“分子缝合针”
??连接酶
?来源：T噬菌体
(1)种类? ??特点：既可以“缝合”双链DNA
?TDNA连接酶? 片段互补的黏性末端又可以
“缝合”双链DNA片段的
???? 平末端
E·coli DNA?
4
4
?来源：大肠杆菌
?特点：只能“缝合”具有互补的?? 黏性末端的双链DNA片段
(2)作用：形成磷酸二酯键。 (3)结果：形成重组DNA分子。
1．限制酶的切割位置及结果
2．DNA连接酶的作用
E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶均可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于
把梯子两边扶手的断口连接起来。即：
(1)DNA连接酶的作用部位为①，形成磷酸二酯键。 (2)与限制酶的关系
3．与DNA分子相关的四种酶的比较 种类 项目 作用底物 作用部位 限制酶 DNA分子 磷酸二酯键 DNA连接酶 DNA分子片段 磷酸二酯键 将双链DNA片段DNA聚合酶 脱氧核苷酸 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷解旋酶 DNA分子 碱基对间的氢键 将DNA两条链之作用特点 切割目的基因及载体，特异性识别核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开 作用结果 应用 形成黏性末端或平末端 “缝合”起来，酸添加到脱氧核间的氢键打开 恢复磷酸二酯键 苷酸链上 形成重组 DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子 基因工程 DNA复制 [提醒] (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。
(2)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。 (3)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。
(4)不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互补则可以重新配对相互连接。
(5)判断两个末端是否为同一种限制酶切割产生的方法：将其中一个末端旋转180°，若与另一个完全相同，则说明这两个末端是由同一个限制酶切割产生的。
1．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( ) A．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列
B．限制酶的活性受温度、pH的影响，总有一个最合适的条件 C．限制酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键 D．限制酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体
解析：选A。限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的脱氧核苷酸序列，不能识别RNA分子的核糖核苷酸序列，A项错误；同其他的酶一样，限制酶同样受温度和pH的影响，而且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适pH，B项正确；限制酶催化的是特定部位磷酸二酯键的断裂，属于水解反应，C项正确；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，也有来自真核细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，D项正确。
2.下表为常用的限制性核酸内切酶（限制酶）及其识别序列和切割位点，以下说法中，推断正确的是(多选)