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1、第十单元现代生物科技专题第41课时基因工程的基本工具和基本操作程序高频考点突破考点一基因工程的概念理解和理论基础1.基因工程的概念理解(1)操作环境:体外(2)优点①与杂交育种相比:克服远缘杂交不亲和障碍。②与诱变育种相比:定向改造生物性状。(3)操作水平:分子水平。(4)原理:基因重组。(5)本质:甲(供体提供目的基因)乙(受体表达目的基因),即基因未变、合成蛋白质未变,只是合成场所的转移。基因工程操作的四个基本步骤1)提取目的基因2)目的基因与运载体结合3)将目的基因导入受体细胞4)目的基因的检测和表
2、达基因工程培育抗虫棉的简要过程:普通棉花(无抗虫基因)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)转基因棉花植株考点二基因工程的操作工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)化学本质:蛋白质。(3)作用(4)作用特点:特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。(5)切割方式催化作用,所以可重复利用可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割错位切:产生两个相同的黏性末端平切:形成平末端当限制酶从识别序列的中心轴线处
3、切开时,产生的是平末端。当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时,产生的是黏性末端。限制酶所识别的序列有什么特点限制酶所识别的序列,无论是6个碱基还是4个碱基,都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。难点突破中轴线提醒①切割的化学键为磷酸二酯键。②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。③将一个基因从DNA分子上切割下来,需要2个限制酶,同时产生4个黏性末端。④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
4、产生的黏性末端不相同。2.DNA连接酶——“分子缝合针”常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键拓展提升DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶DNA聚合酶作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羟基上,形成磷酸二酯键作用结果将两个DNA片段连接成重组DNA分
5、子合成新的DNA分子E·coliDNA连接酶back磷酸二酯键3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)类型提醒①质粒本质是DNA,不是细胞器;②特点:小型环状。(2)功能:将目的基因导入受体细胞。(3)应具备条件①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源基因连接;③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。最常用载体:质粒其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等提醒①一般来说,天然载体往往不能满足人类的所有要求,因此人们根据不同的目的和需要,对某些天然
6、的载体进行人工改造。②常见的标记基因有抗生素基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等。③作为载体必须具有多个限制酶切点,而且每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若载体上有一个以上的酶切点,则切割重组后可能丢失某些片段,若丢失的片段含复制起点区,则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点,则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段,又不会丢失自己的片段。④注意与细胞膜上载体的区别,两者的化学本质和作用都不相同。⑤质粒能自我复制,既可在自身细胞、受体细胞也可在体外
7、复制。对位训练3.下列关于DNA连接酶作用的叙述,正确的是()A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端,形成磷酸二酯键B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,而不能将双链DNA片段平末端之间进行连接B对位训练4.下列有关基因工程技术的叙述,正确的是()A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D.
8、只要目的基因进入受体细胞就能实现表达C1.以下说法正确的是()A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是:具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制()B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习3.有关基因工程的叙述中,错误的是()A、基因工程技术能定向