2019-2020年高中生物难点剖析 11 DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3.doc

2019-2020年高中生物难点剖析 11 DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3疏导引导1.基因工程的含义（1）它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的技术。（2）在DNA分子水平进行操作。（3）是在体外进行的人为基因重组。（4）一旦成功，便可遗传。（5）主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术。2.限制性核酸内切酶在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。限制酶是基因工程中所用的重要切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，并且已经商品化，在基因工程中广泛使用。根据限制酶切割的特点，可将它们分为两大类：一类是切割部位无特异性；另一类是可特异性地识别核苷酸序列，即只能在一定的DNA序列上进行切割。这种能被特异性识别的切割部位都具有回文序列，也就是在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。在基因工程中使用的多数是后一类酶。限制酶在特定切割部位进行切割时，按照切割的方式，又可以分为错位切和平切两种。错位切一般是在两条链的不同部位切割，中间相隔几个核苷酸，切下后的两端形成一处回文式的单链末端，这种酶在基因工程中应用最多。另一种是在两条链的特定序列的相同部位切割，形成一无黏性末端的平口。在基因操作过程中，除了限制酶以外，还要用一系列的酶类才能完成全过程。例如，碱性磷酸酯酶、DNA多聚酶、末端转移酶、多核苷酸酶、逆转录酶等。这些酶都有各自特殊的催化功能，可以根据不同的需要选用。3.载体的必备条件（1）必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上。（2）载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。（3）必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选。（4）必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。（5）大小应合适，太大则不易操作。4.比较DNA连接酶和DNA聚合酶相同点：两者都形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成）；都由蛋白质构成。不同点：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上（不能连接单链DNA）的两个缺口同时连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。活学巧用【例1】 下列关于基因工程的叙述，正确的是()A.基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因B.细菌质粒是基因工程常用的运载体C.通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理载体DNAD.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体解题提示：细菌质粒是基因工程中常用的载体。A项中抗生素抗性基因应为标记基因，而不是目的基因。C选项应该用同一种限制酶，以保证同样的末端。D选项在选择受体细胞时，主要考虑的是该细胞中目的基因是否表达，由于受精卵全能性最高，所以往往成为对动植物实施转基因的首选；但也可以导入其他细胞，如植物胚的细胞、动物囊胚早期细胞。答案：B【例2】 下列关于限制酶的说法正确的是()A.限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键解题提示：此题主要考查限制酶的有关知识。限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，并不是广泛存在于各种生物中；一种限制酶能识别双链DNA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的磷酸二酯键断开；DNA分子经限制酶切割会形成黏性末端和平末端两种。答案：B【例3】 质粒之所以能做基因工程的运载体，是由于它()A.含蛋白质，从而能完成生命活动B.能够自我复制，而保持连续性C.是RNA，能够指导蛋白质的合成D.具有环状结构，能够携带目的基因解题提示：质粒存在于细菌和酵母菌等生物中，是一种很小的环状DNA。其上有标记基因，便于在受体细胞中检测。质粒在受体细胞中，能随受体细胞DNA复制而复制，进行目的基因的扩增和表达。答案：B【例4】 要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是()限制酶连接酶解旋酶聚合酶A.B.C.D.解题提示：目的基因与对应的运载体结合起来的过程是：先用限制酶分别处理目的基因和运载体，使之露出相同的黏性末端；将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处，再用DNA连接酶将处理好的目的基因和运载体的黏性末端接好，就完成了基因的重组。答案：A