高中生物 專題1 1.1DNA重組技術(shù)的基本工具課件 蘇教版選修3.ppt

一、基因工程的概念,限制酶,原核生物,特定核苷酸序列,磷酸二酯鍵,平末端,黏性末端,限制酶,磷酸二磷酯鍵,大腸桿菌,T4噬菌體,黏性末端,平末端,互補(bǔ)的黏性末端,一、限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶) 閱讀教材P45，分析圖12、13，探究下列問題： 1限制酶切割DNA分子時(shí)，其切割部位在哪里？具有 怎樣的作用特點(diǎn)？ 提示：(1)切割部位是兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)作用特點(diǎn)：具有專一性。具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：識(shí)別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列；切割特定序列中的特定位點(diǎn)。可用于DNA的切割，獲取目的基因和切割載體。 2利用限制酶切割得到的是黏性末端或平末端，二者有什么區(qū)別？ 提示：(1)黏性末端：是限制酶在識(shí)別序列的中心 軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開形成的，如圖所示。,(2)平末端：是限制酶在識(shí)別序列的中心軸線處切開形成的，如圖所示。 具有黏性末端的DNA片段能夠通過互補(bǔ)堿基間的配對(duì)重新結(jié)合，而具有平末端的DNA片段不容易結(jié)合。,二、DNA連接酶 閱讀教材P5并觀察分析圖14，討論下列問題： 1DNA連接酶的作用目的是什么？作用于哪種化學(xué)鍵？ 提示：(1)作用目的：將切下的黏性末端或平末端重新拼接、 縫合，形成新的DNA分子。 (2)作用的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵。 2根據(jù)圖示分析： (1)圖中a酶、b酶分別是哪種酶？ 提示：a是限制酶(或限制性核酸內(nèi)切酶)；b是DNA連接酶。,(2)兩種酶在基因工程中有什么作用及應(yīng)用。 提示：,三、載體 閱讀教材P6，觀察分析圖15，探討下列問題： 1具備什么條件的物質(zhì)才能充當(dāng)基因工程的載體？ 提示：載體必須具備的條件： (1)能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。 (2)有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。 (3)具有某些特殊標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。當(dāng)然，載體應(yīng)對(duì)受體細(xì)胞無毒害作用，否則受體細(xì)胞將受到損傷甚至死亡。 2聯(lián)系主動(dòng)運(yùn)輸中的載體，試從它們的化學(xué)本質(zhì)和作用方面分析二者的不同。 提示：(1)主動(dòng)運(yùn)輸中的載體是位于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，其作用是運(yùn)輸離子、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。 (2)基因工程中的載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA，其作用是： 攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞；利用載體在宿主細(xì)胞中的 復(fù)制對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。,如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，下列對(duì)該圖的描述正確的 是( ),A的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 B解旋酶作用的部位是 C某限制性核酸內(nèi)切酶可選擇處作為切點(diǎn) DDNA連接酶可連接處斷裂的化學(xué)鍵 解析 圖中包含上一個(gè)脫氧核苷酸的磷酸和下一個(gè)脫氧核苷酸的五碳糖和堿基，不是一個(gè)脫氧核苷酸，A錯(cuò)誤；限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位是磷酸二酯鍵，解旋酶的作用是解開DNA雙鏈，作用部位是氫鍵，B、C錯(cuò)誤；DNA連接酶可連接處斷裂的磷酸二酯鍵，D正確。,答案：D,如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下 列問題。 (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是_，二者還具有其他共同點(diǎn)，如_，_(寫出兩條即可)。,(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為A TGCGC，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為_；可使用_把質(zhì)粒和目的基因連接。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為_，其作用是_。 (4)下列常在基因工程中作為載體的是( ) A蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C大腸桿菌的質(zhì)粒 D動(dòng)物細(xì)胞的染色體,基因工程中的限制酶與載體 (1)載體必須具備一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，但每種酶 的切點(diǎn)最好只有一個(gè)。若用于切割載體的限制酶有多個(gè)點(diǎn)， 則切割后質(zhì)粒可能會(huì)丟失某些片段，若丟失的片段含有復(fù)制 起始點(diǎn)，則重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能進(jìn)行自主復(fù)制。 (2)限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對(duì)目的基因的檢測。,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 填充：限制酶 DNA連接酶 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 磷酸二酯鍵 質(zhì)粒,課堂歸納,關(guān)鍵語句 1基因工程突破了生殖隔離，實(shí)現(xiàn)了不同種生物間的基因重組。 2不同生物基因能拼接在一起的理論基礎(chǔ)是DNA分子都是由4種 脫氧核苷酸構(gòu)成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 3外源DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)的理論基礎(chǔ)是密碼子的通用性。 4限制酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別雙鏈DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)上切割。 5限制酶和DNA連接酶的作用部位都是兩個(gè)核苷酸間的磷酸二 酯鍵。 6在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。,1科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是( ) A定向提取生物體的DNA分子 B定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D定向地改造生物的遺傳性狀,解析：基因工程的定義就是在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。,答案：D,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(shí)別一種特定的核苷酸序列 C不同的限制酶切割DNA后都會(huì)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 解析：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(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；DNA分子經(jīng)限制酶切割會(huì)形成黏性末端和平末端兩種。,答案：B,3下列有關(guān)DNA連接酶的敘述正確的是( ) 催化具有相同的黏性末端的DNA片段之間連接 催化具有不同的黏性末端的DNA片段之間連接 催化兩個(gè)黏性末端互補(bǔ)堿基間氫鍵的形成 催化脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的形成 A B C D 解析：DNA連接酶催化相同(即互補(bǔ))的黏性末端進(jìn)行連 接，而不是不同的黏性末端的任意連接。DNA連接酶作用的部 位是磷酸二酯鍵，不是氫鍵。,答案：C,4質(zhì)粒是基因工程的常用載體，下列關(guān)于它的說法正確的 是( ) A具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的染色體，能夠攜帶目的基因 B含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動(dòng) C是RNA，能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D能夠自我復(fù)制，從而保持連續(xù)性 解析：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分子，不是染色體；其上有標(biāo)記基因，便于目的基因在受體細(xì)胞中檢測。質(zhì)粒在受體細(xì)胞中自主復(fù)制，或隨受體細(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：D,5下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的載體( ) A細(xì)菌質(zhì)粒 B噬菌體 C動(dòng)植物病毒 D細(xì)菌擬核DNA 解析：載體能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存，并且具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)及某些標(biāo)記基因?；蚬こ讨谐Ｓ玫妮d體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。,答案：D,6如圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoR 、BamH 的酶切位點(diǎn)，ampR為青霉素(抗生素)抗性基因，tetR為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR 、BamH 在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。 據(jù)圖回答下列問題： (1)在基因工程中常用的工具有三種：一是用于切割DNA分子的_；二是將目的基因與載體拼接的_；三是作為載體的質(zhì)粒。,(2)將含有目的基因的DNA與經(jīng)特定的酶切后的載體(質(zhì)粒)進(jìn)行拼接形成重組DNA，理論上講，重組DNA可能有“_”、 “_”、“_”三種，其中有效的(所需要的)重組DNA是_。因此需要對(duì)這些拼接產(chǎn)物進(jìn)行分離提純。 (3)利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物(重組DNA)是_。,解析：(1)在基因工程中常用的工具酶有兩種：一是用于切割DNA分子的限制酶，二是將目的基因與載體連接的DNA連接酶。(2)用同一種限制酶將含有目的基因的DNA和質(zhì)粒分別切開，產(chǎn)生的黏性末端相同，進(jìn)行拼接形成的重組DNA，理論上講，可能有目的基因目的基因、目的基因載體和載體載體三種。其中人們所需要的重組DNA是目的基因載體。(3)由圖可以看出兩種限制酶的酶切位點(diǎn)都在四環(huán)素抗性基因中，兩種限制酶都能破壞四環(huán)素抗性基因，因此用該質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物應(yīng)是載體載體(仍有抗性基因)。,答案：(1)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶) DNA連接酶 (2)目的基因目的基因 目的基因載體 載體載體 目的基因載體 (3)載體載體,