2019-2020年高中生物難點(diǎn)剖析 11 DNA重組技術(shù)的基本工具學(xué)案 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物難點(diǎn)剖析 11 DNA重組技術(shù)的基本工具學(xué)案 新人教版選修3 疏導(dǎo)引導(dǎo) 1.基因工程的含義 （1）它是一種按照人們的意愿，定向改造生物遺傳特性的技術(shù)。 （2）在DNA分子水平進(jìn)行操作。 （3）是在體外進(jìn)行的人為基因重組。 （4）一旦成功，便可遺傳。 （5）主要技術(shù)為體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)。 2.限制性核酸內(nèi)切酶 在生物體內(nèi)有一類酶，它們能將外來的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保護(hù)細(xì)胞原有的遺傳信息。由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。限制酶是基因工程中所用的重要切割工具?？茖W(xué)家已從原核生物中分離出了許多種限制酶，并且已經(jīng)商品化，在基因工程中廣泛使用。 根據(jù)限制酶切割的特點(diǎn)，可將它們分為兩大類：一類是切割部位無特異性；另一類是可特異性地識別核苷酸序列，即只能在一定的DNA序列上進(jìn)行切割。這種能被特異性識別的切割部位都具有回文序列，也就是在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序，與另一條鏈反向讀的順序完全一致。在基因工程中使用的多數(shù)是后一類酶。限制酶在特定切割部位進(jìn)行切割時，按照切割的方式，又可以分為錯位切和平切兩種。錯位切一般是在兩條鏈的不同部位切割，中間相隔幾個核苷酸，切下后的兩端形成一處回文式的單鏈末端，這種酶在基因工程中應(yīng)用最多。另一種是在兩條鏈的特定序列的相同部位切割，形成一無黏性末端的平口。 在基因操作過程中，除了限制酶以外，還要用一系列的酶類才能完成全過程。例如，堿性磷酸酯酶、DNA多聚酶、末端轉(zhuǎn)移酶、多核苷酸酶、逆轉(zhuǎn)錄酶等。這些酶都有各自特殊的催化功能，可以根據(jù)不同的需要選用。 3.載體的必備條件 （1）必須有一個或多個限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上。 （2）載體必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。 （3）必須帶有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組后的篩選。 （4）必須是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。（5）大小應(yīng)合適，太大則不易操作。 4.比較DNA連接酶和DNA聚合酶 相同點(diǎn)：兩者都形成磷酸二酯鍵（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成）；都由蛋白質(zhì)構(gòu)成。 不同點(diǎn)：①DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。②DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而DNA連接酶是將DNA雙鏈上（不能連接單鏈DNA）的兩個缺口同時連接起來，因此DNA連接酶不需要模板。 活學(xué)巧用 【例1】 下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是(　　) A.基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因?yàn)槟康幕颡? B.細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體 C.通常用一種限制酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理載體DNA D.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體 解題提示：細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程中常用的載體。A項(xiàng)中抗生素抗性基因應(yīng)為標(biāo)記基因，而不是目的基因。C選項(xiàng)應(yīng)該用同一種限制酶，以保證同樣的末端。D選項(xiàng)在選擇受體細(xì)胞時，主要考慮的是該細(xì)胞中目的基因是否表達(dá)，由于受精卵全能性最高，所以往往成為對動植物實(shí)施轉(zhuǎn)基因的首選；但也可以導(dǎo)入其他細(xì)胞，如植物胚的細(xì)胞、動物囊胚早期細(xì)胞。 答案：B 【例2】 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 解題提示：此題主要考查限制酶的有關(guān)知識。限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的，并不是廣泛存在于各種生物中；一種限制酶能識別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列，并且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；DNA分子經(jīng)限制酶切割會形成黏性末端和平末端兩種。 答案：B 【例3】 質(zhì)粒之所以能做基因工程的運(yùn)載體，是由于它(　　) A.含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動 B.能夠自我復(fù)制，而保持連續(xù)性 C.是RNA，能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D.具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能夠攜帶目的基因 解題提示：質(zhì)粒存在于細(xì)菌和酵母菌等生物中，是一種很小的環(huán)狀DNA。其上有標(biāo)記基因，便于在受體細(xì)胞中檢測。質(zhì)粒在受體細(xì)胞中，能隨受體細(xì)胞DNA復(fù)制而復(fù)制，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。 答案：B 【例4】 要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是(　　) ①限制酶?、谶B接酶　③解旋酶?、芫酆厦釜? A.①②　　　 B.③④　　　 C.①④　　　 D.②③ 解題提示：目的基因與對應(yīng)的運(yùn)載體結(jié)合起來的過程是：先用限制酶分別處理目的基因和運(yùn)載體，使之露出相同的黏性末端；將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處，再用DNA連接酶將處理好的目的基因和運(yùn)載體的黏性末端接好，就完成了基因的重組。 答案：A