11DNA重组技术的基本工具 (2).ppt

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1、专题专题1 基因工程基因工程专题专题1 基因工程基因工程栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程11DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程学习导航学习导航1.了解限制酶及了解限制酶及DNA连接酶的来源。连接酶的来源。2.掌握限制酶及掌握限制酶及DNA连接酶的作用。连接酶的作用。 难点难点3.理解载体需具备的条件。理解载体需具备的条件。 重点重点栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程新知初探思维启动新知初探思维启动一、基因工程一、基因工程基因工程的别名基因工程的别名_操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象_操作水平操作水平_结果

2、结果_DNA重组技术重组技术基因基因DNA分子水平分子水平新的生物类型和生物产品新的生物类型和生物产品栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程想一想想一想1从结构上分析，为什么不同生物的从结构上分析，为什么不同生物的DNA能够重组？能够重组？【提示提示】(1)基本单位相同。基本单位相同。(2)空间结构相空间结构相同。同。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程二、限制性核酸内切酶二、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”1.来源：主要来自于来源：主要来自于_。2.特点特点(1)识别双链识别双链DNA分子的某种分子的某种_序列序列;(2)使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的使每一条链

3、中特定部位的两个核苷酸之间的_断开。断开。原核生物原核生物特定核苷酸特定核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程3.作用结果作用结果(1)黏性末端：在所识别序列的黏性末端：在所识别序列的_将将DNA的两条链分别切开时形成的末端。的两条链分别切开时形成的末端。(2)平末端：在所识别序列的平末端：在所识别序列的_处切开处切开时形成的末端。时形成的末端。中心轴线两侧中心轴线两侧中心轴线中心轴线栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程想一想想一想2限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶限制性核酸内切酶的作用特点体现了酶的哪种特性？的哪种特性？【提示提示】限制性核酸内切酶只

4、能识别特定限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，的核苷酸序列，并且只能在特定部位切割，这说明了酶具有专一性。这说明了酶具有专一性。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程三、三、DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”1.种类种类大肠杆菌大肠杆菌黏性黏性T4噬菌体噬菌体平平栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程2.作用：将切下的作用：将切下的DNA片段片段“缝合缝合”，恢复被，恢复被限制酶切开的限制酶切开的_，拼接成新的，拼接成新的DNA分子。分子。四、基因进入受体细胞的载体四、基因进入受体细胞的载体“分子运输分子运输车车”1.种类：质粒、种类：质粒、_

5、的衍生物、动植物的衍生物、动植物病毒等。病毒等。磷酸二酯键磷酸二酯键噬菌体噬菌体栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程2.适合作为载体的特点适合作为载体的特点(1)有一个至多个有一个至多个_切割位点，供外源切割位点，供外源DNA片段片段(基因基因)插入其中。插入其中。(2)进入受体细胞后，能够停留在细胞中进入受体细胞后，能够停留在细胞中_，或整合到染色体，或整合到染色体DNA上，随染上，随染色体色体DNA同步复制。同步复制。(3)有特殊的有特殊的_基因，供重组基因，供重组DNA的的鉴定和选择。鉴定和选择。限制酶限制酶自我复制自我复制遗传标记遗传标记栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因

6、工程要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点一限制性核酸内切酶要点一限制性核酸内切酶1.化学本质：蛋白质。化学本质：蛋白质。2.切割位点：磷酸二酯键。切割位点：磷酸二酯键。磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键,而限而限制酶切割的只能是箭头所指处的化学键制酶切割的只能是箭头所指处的化学键,因为因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部。圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程3.限制酶切出的黏性末端和平末端的比较限制酶切出的黏性末端和平末端的比较栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因

7、工程4.限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较解旋酶的比较(1)相同点：都作用于相同点：都作用于DNA分子中的化学键。分子中的化学键。(2)不同点：两者作用部位不同，前者作用于不同点：两者作用部位不同，前者作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而后者磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而后者作用于两个碱基之间的氢键。作用于两个碱基之间的氢键。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程特别提醒特别提醒黏性末端是指黏性末端是指DNA分子在限制酶分子在限制酶的作用下形成的具有相同碱基序列而且碱基的作用下形成的具有相同碱基序列而且碱基互补配对的单链延伸末端结构，它们能够通互补配对的单链延

8、伸末端结构，它们能够通过碱基间的互补配对重新结合，而具有平末过碱基间的互补配对重新结合，而具有平末端的端的DNA片段不容易结合。片段不容易结合。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程 限制酶是一种核酸切割酶，可辨识限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如图分子上特定的核苷酸序列。如图为四种限制酶为四种限制酶BamH I，EcoR I，Hind以及以及Bgl 的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的出来的DNA片段末端可以互补黏合，其正确片段末端可以互

9、补黏合，其正确的末端序列应该为的末端序列应该为()例例1栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程BamH I EcoR Hind Bgl GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGA 栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程ABamH和和EcoR；末端互补序列；末端互补序列AATTBBamH和和Hind；末端互补序列；末端互补序列GATCCEcoR和和Hind;末端互补序列末端互补序列AATTDBamH和和Bgl;末端互补序列末端互补序列GATC栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程【解析解析】A项中项中BamH酶切出的末端序列

10、酶切出的末端序列为为GATC，EcoR酶切出的末端序列为酶切出的末端序列为AATT，两者不互补；，两者不互补；B项项Hind酶切出酶切出的末端序列为的末端序列为AGCT，与，与BamH 酶切出酶切出的末端序列不互补；同理可推，的末端序列不互补；同理可推，C项中也不互项中也不互补，只有补，只有D项中才互补。项中才互补。【答案答案】D栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程互动探究互动探究(1)分析上述不同限制酶具有不同的识别序分析上述不同限制酶具有不同的识别序列，说明限制酶具有什么特点。列，说明限制酶具有什么特点。(2)不同限制酶切割形成的黏性末端能发生不同限制酶切割形成的黏性末端能发生黏合

11、吗？借助于什么方式来完成黏合？黏合吗？借助于什么方式来完成黏合？栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程【提示提示】(1)酶具有专一性。酶具有专一性。(2)可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性可以。前提是不同限制酶切割形成的黏性末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的末端要互补，通过碱基相互配对形成氢键的方式来完成黏合。方式来完成黏合。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程要点二要点二DNA连接酶连接酶1.DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶相同点相同点催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不不同同点

12、点模板模板不需要模板不需要模板需要需要DNA的一条链为模的一条链为模板板作用作用对象对象游离的游离的DNA片片段段单个的脱氧核苷酸单个的脱氧核苷酸作用作用结果结果形成完整的形成完整的DNA分子分子形成形成DNA的一条链的一条链用途用途基因工程基因工程DNA复制复制栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程2.限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较连接酶的比较(1)区别区别作用作用应用应用限制性核限制性核酸内切酶酸内切酶使特定部位的磷使特定部位的磷酸二酯键断裂酸二酯键断裂用于提取目的基用于提取目的基因和切割载体因和切割载体DNA连接连接酶酶在在DNA片段之片段之间重新形成磷酸间

13、重新形成磷酸二酯键二酯键用于基因表达载用于基因表达载体的构建体的构建栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程(2)两者的关系可表示为：两者的关系可表示为：栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程 下列关于下列关于DNA连接酶的作用，叙述正连接酶的作用，叙述正确的是确的是()A能将双链能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连片段互补的黏性末端之间连接起来，也能将双链接起来，也能将双链DNA分子的黏性末端之分子的黏性末端之间的氢键进行连接间的氢键进行连接B将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成片段末端，形成磷酸二酯键磷酸二酯键例例2栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工

14、程C连接两条连接两条DNA链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键D将断开的两个将断开的两个DNA片段的骨架连接起来片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯键重新形成磷酸二酯键【解析解析】DNA连接酶连接两个连接酶连接两个DNA片段片段,以恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，而非氢以恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，而非氢键。键。【答案答案】D栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程【探规寻律探规寻律】几种酶的作用部位几种酶的作用部位限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合聚合酶作用于酶作用于部位部位,DNA解旋酶作用于解旋酶作用于部位。部位。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程

15、基因工程变式训练变式训练据下图所示据下图所示,有关酶功能的叙述错误的是有关酶功能的叙述错误的是()栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程A限制性核酸内切酶可以切断限制性核酸内切酶可以切断a处处BDNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开DDNA连接酶可以连接连接酶可以连接c处处解析：选解析：选D。限制性核酸内切酶切割。限制性核酸内切酶切割DNA分分子时破坏的是子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如题链中的磷酸二酯键，如题图图a处。处。DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的有的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸末端的羟

16、基上，形成磷酸栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程二酯键，因此二酯键，因此DNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处。解旋处。解旋酶能解开碱基对之间的氢键，即使酶能解开碱基对之间的氢键，即使b处解开，处解开，DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖的磷酸和脱氧核糖,形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键,如如a处。处。而图示的而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。酸和脱氧核糖。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程要点三常用的载体要点三常用的载体质粒质粒1.来源：质粒主要存在于细菌、酵母菌等生物来源

17、：质粒主要存在于细菌、酵母菌等生物中。中。2.结构：是一种裸露的、结构简单、独立于细结构：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核菌拟核DNA之外，并且具有自我复制能力的之外，并且具有自我复制能力的双链环状双链环状DNA分子，分子，如下图所示：如下图所示：栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程3.标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗标记基因：质粒上有一些特殊的基因，如抗四环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重四环素基因、抗氨苄青霉素基因，用于对重组组DNA进行鉴定和选择。进行鉴定和选择。4.载体的作用载体的作用(1)用它作为运载工具，将目的基因送入受体用它作为运载工具，将目的基因送入受体细

18、胞中去。细胞中去。(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。复制。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程特别提醒特别提醒(1)主动运输中载体的化学本质是主动运输中载体的化学本质是蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷蛋白质，其作用是运输离子、氨基酸、核苷酸等物质进出细胞。酸等物质进出细胞。(2)基因工程中的载体的化学本质是基因工程中的载体的化学本质是DNA，其，其作用是携带目的基因进入受体细胞。作用是携带目的基因进入受体细胞。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程 (2012长沙一中高二质检长沙一中高二质检)如图为大如图为大肠杆菌及质粒载体

19、的结构模式图，据图回答肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。下列问题。例例3栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是代表的物质和质粒的化学本质相同，都是_，二者还具有其他共同点，如，二者还具有其他共同点，如_，_(写出写出两条即可两条即可)。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程(2)若质粒若质粒DNA分子的切割末端为分子的切割末端为A,TGCGC)，则与之连接的目的基因切割末端应，则与之连接的目的基因切割末端应为为_；可使用；可使用_把质粒和目的基把质粒和目的基因连接在一起。因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒氨苄青霉素

20、抗性基因在质粒DNA上称为上称为_，其作用是，其作用是_。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程(4)下列常在基因工程中作为载体的是下列常在基因工程中作为载体的是()A苏云金芽孢杆菌抗虫基因苏云金芽孢杆菌抗虫基因B土壤农杆菌环状土壤农杆菌环状RNA分子分子C大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体动物细胞的染色体栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程【解析解析】质粒是基因工程中最常用的载体质粒是基因工程中最常用的载体,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子

21、，具有一至多个限制酶切割位点，分子，具有一至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自主复制，具有标记基因进入受体细胞后能自主复制，具有标记基因便于重组便于重组DNA的鉴定与选择。的鉴定与选择。栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程【答案答案】(1)DNA能够自我复制具能够自我复制具有遗传效应有遗传效应(2)(3)标记基因供重组标记基因供重组DNA的鉴定和选择的鉴定和选择(4)C栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程变式训练变式训练质粒是常用的基因工程载体。如图是某种天质粒是常用的基因工程载体。如图是某种天然土壤农杆菌然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图质粒结构示意图(标示了部分标示了部分基

22、因及部分限制酶作用位点基因及部分限制酶作用位点)，据图分析下列，据图分析下列说法正确的是说法正确的是()栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程A图中的终止子是由三个相邻碱基组成的图中的终止子是由三个相邻碱基组成的终止密码终止密码B用农杆菌转化法可将该质粒构建的表达用农杆菌转化法可将该质粒构建的表达载体导入动物细胞载体导入动物细胞C用限制酶用限制酶和和DNA连接酶改造后的质粒连接酶改造后的质粒无法被限制酶无法被限制酶切割切割D用限制酶用限制酶处理能防止该质粒构建的表处理能防止该质粒构建的表达载体引起植物疯长达载体引起植物疯长栏目栏目导引导引专题专题1 基因工程基因工程解析：选解析：选D。密码子是。密码子是mRNA上三个相邻的上三个相邻的碱基，不会出现在碱基，不会出现在DNA上；农杆菌转化法是上；农杆菌转化法是将重组载体导入植物细胞；用限制酶将重组载体导入植物细胞；用限制酶和和DNA连接酶构建的表达载体中存在限制酶连接酶构建的表达载体中存在限制酶的识别位点；用限制酶的识别位点；用限制酶切割后，编码控制切割后，编码控制细胞分裂素合成的物质就不能合成了。细胞分裂素合成的物质就不能合成了。