2016_2017学年高中生物第一单元生物技术与生物工程第1章第1节基因工程的原理教案中图版选修3

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1、第一节　基因工程的原理1．简述基因工程的诞生。2．简述基因工程的原理及技术。(重点)3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点)基因工程的诞生与操作工具1．诞生历程时间科学家事件1967年发现了DNA连接酶1970年史密斯等首次提取出核酸限制性内切酶提取了T4DNA连接酶1972年伯格等构建了世界首例体外重组的杂合DNA分子1973年科恩等成功培育出双重抗性大肠杆菌2.操作工具(1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”(2)DNA连接酶——“基因缝纫针”①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA分子。②

2、种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。(3)载体——“分子运输车”①载体的特点ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。ⅲ.具有某些标记基因。ⅳ.载体应对受体细胞无害。②载体的种类：ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。探讨：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？提示：GAATTC，切点在G和A之

3、间。探讨：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。探讨：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？提示：DNA连接酶。1．核酸限制性内切酶(1)来源和种类切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4000种。(2)作用限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间

4、的磷酸二酯键断开。(3)识别序列的组成一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。(4)作用结果当限制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，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。【特别提示】　①限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端；②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。2．DNA连接酶(1)分类根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为E·coliDNA连接酶；②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为

5、T4DNA连接酶。(2)作用这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。【特别提示】　E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。3．载体(1)常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分子。(2)载体的条件①能够在宿主细胞中稳定地

6、保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因；②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合；③具有标记基因，便于进行检测和筛选。(3)其他载体在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是(　　)【导学号：99310001】A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶D．它们不能被反复使用【解析】　限制酶和DNA连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，DNA聚

7、合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。【答案】　A2．核酸限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，核酸限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。(1)请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。(2)请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。(3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？为什么？【解析】　本题考查核酸限制性内切酶切割DNA的方式，将限制酶能识别的序列写出，再将限制酶切点处标出，可用虚线画出，

8、然后可沿着虚线将片段一分为二，这样便能正确画出核酸限制性内切酶将DNA切出的黏性末端了。若限制酶切割后产生的黏性末端能互补配对，形成的黏性末端便能连接，否则不能。【答案】　(1)　　　　目的基因(2)　　　目的基因(3)可以连接；因为由两种不同限制