高考生物總復(fù)習(xí) 第一章第一節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生課件 浙教版選修3

第一節(jié)第一節(jié)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破情景導(dǎo)引情景導(dǎo)引基礎(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理知能過關(guān)演練知能過關(guān)演練第一節(jié)第一節(jié)“轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物”一詞越來越為人們所熟知，如轉(zhuǎn)一詞越來越為人們所熟知，如轉(zhuǎn)基因魚、轉(zhuǎn)基因棉等，這些生物都不同程度地影基因魚、轉(zhuǎn)基因棉等，這些生物都不同程度地影響著人們的生產(chǎn)和生活。響著人們的生產(chǎn)和生活。情景導(dǎo)引情景導(dǎo)引思考：思考：(1)轉(zhuǎn)基因生物是利用什么技術(shù)獲得的？轉(zhuǎn)基因生物是利用什么技術(shù)獲得的？(2)獲得轉(zhuǎn)基因生物所需要的特殊工具有哪些呢？獲得轉(zhuǎn)基因生物所需要的特殊工具有哪些呢？【提示】【提示】(1)基因工程?；蚬こ?。(2)限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體。連接酶和載體?；A(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理一、基因工程概述一、基因工程概述1概述：基因工程是狹義的遺傳工程，廣義的概述：基因工程是狹義的遺傳工程，廣義的遺傳工程泛指把一種生物的遺傳物質(zhì)移到另一遺傳工程泛指把一種生物的遺傳物質(zhì)移到另一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在遺傳信息在_中表達(dá)。中表達(dá)。2核心：核心：_。二、基因工程的誕生二、基因工程的誕生1時(shí)間：時(shí)間：20世紀(jì)世紀(jì)70年代。年代。受體細(xì)胞受體細(xì)胞構(gòu)建重組構(gòu)建重組DNA分子分子2理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)(1)DNA是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。(2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立。雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立。(3)_傳遞方式的認(rèn)定。傳遞方式的認(rèn)定。3技術(shù)上的保障技術(shù)上的保障限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶、_和質(zhì)粒載體和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。三、限制性核酸內(nèi)切酶三、限制性核酸內(nèi)切酶1 功 能 ： 識 別 和 切 割 功 能 ： 識 別 和 切 割 D N A 分 子 內(nèi) 一 小 段分 子 內(nèi) 一 小 段_。2結(jié)果：把結(jié)果：把_切割成許多不同的片切割成許多不同的片段。段。遺傳信息遺傳信息DNA連接酶連接酶特殊核苷酸序列特殊核苷酸序列DNA分子分子思考感悟思考感悟1限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是GAATTC，只能在只能在G和和A之間切斷之間切斷DNA，對嗎？，對嗎？【提示】【提示】不對。限制性核酸內(nèi)切酶有數(shù)千種，不對。限制性核酸內(nèi)切酶有數(shù)千種，其中一種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是其中一種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是GAATTC。四、四、DNA連接酶連接酶作用：將具有作用：將具有_的的2個(gè)個(gè)DNA片段連片段連接在一起，形成重組接在一起，形成重組DNA分子。分子。五、質(zhì)粒五、質(zhì)粒1實(shí)質(zhì)：是能夠自主復(fù)制的實(shí)質(zhì)：是能夠自主復(fù)制的_，是一種特殊的遺傳物質(zhì)。是一種特殊的遺傳物質(zhì)。2存在方式：在細(xì)菌中獨(dú)立于染色體之外。存在方式：在細(xì)菌中獨(dú)立于染色體之外。3作用：作為基因工程的作用：作為基因工程的_。4最常用的質(zhì)粒：最常用的質(zhì)粒：_的質(zhì)粒。的質(zhì)粒。末端堿基互補(bǔ)末端堿基互補(bǔ)雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNA分子分子載體載體大腸桿菌大腸桿菌思考感悟思考感悟2基因工程的載體只有質(zhì)粒一種，對嗎？基因工程的載體只有質(zhì)粒一種，對嗎？【提示】【提示】不對。最常用的載體是質(zhì)粒。不對。最常用的載體是質(zhì)粒。 核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶1特點(diǎn)：具有專一性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：如圖特點(diǎn)：具有專一性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：如圖(1)識別雙鏈識別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列。分子中特定的核苷酸序列。(2)切割特定序列中的特定位點(diǎn)。切割特定序列中的特定位點(diǎn)。2用限制性核酸內(nèi)切酶切割時(shí)斷開的是用限制性核酸內(nèi)切酶切割時(shí)斷開的是DNA分子分子中的磷酸二酯鍵中的磷酸二酯鍵(即相鄰脫氧核苷酸間的鍵即相鄰脫氧核苷酸間的鍵)而不是而不是連接兩條鏈之間的氫鍵。如下圖：連接兩條鏈之間的氫鍵。如下圖：雙鏈雙鏈DNA結(jié)構(gòu)和磷酸二酯鍵位置結(jié)構(gòu)和磷酸二酯鍵位置3產(chǎn)物：用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成產(chǎn)物：用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的的DNA片段末端的堿基互補(bǔ)。片段末端的堿基互補(bǔ)。 限制性核酸內(nèi)切酶，可辨識并切割限制性核酸內(nèi)切酶，可辨識并切割DNA分分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制性核酸子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制性核酸內(nèi)切酶內(nèi)切酶BamH ，EcoR ，Hind 以及以及Bgl 的辨識序列。箭頭表示每一種限制性核酸內(nèi)切酶的辨識序列。箭頭表示每一種限制性核酸內(nèi)切酶的特定切割部位，其中哪兩種限制性核酸內(nèi)切酶的特定切割部位，其中哪兩種限制性核酸內(nèi)切酶所切割出來的所切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)黏合？其正片段末端可以互補(bǔ)黏合？其正確的末端互補(bǔ)序列是確的末端互補(bǔ)序列是()例例1ABamH 和和EcoR ；末端互補(bǔ)序列；末端互補(bǔ)序列AATTBBamH 和和Hind ；末端互補(bǔ)序列；末端互補(bǔ)序列GATCCEcoR 和和Hind ；末端互補(bǔ)序列；末端互補(bǔ)序列AATTDBamH 和和Bgl ；末端互補(bǔ)序列；末端互補(bǔ)序列GATC【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】【嘗試解答】【嘗試解答】_D_特別提醒特別提醒(1)限制性核酸內(nèi)切酶是一類酶而不是一種酶。限制性核酸內(nèi)切酶是一類酶而不是一種酶。(2)限制性核酸內(nèi)切酶不是一般的限制性核酸內(nèi)切酶不是一般的DNA水解酶，限水解酶，限制性核酸內(nèi)切酶只對制性核酸內(nèi)切酶只對DNA中特定的核苷酸序列識中特定的核苷酸序列識別和切割。別和切割。(3)限制性核酸內(nèi)切酶所識別的序列，無論是限制性核酸內(nèi)切酶所識別的序列，無論是6個(gè)堿個(gè)堿基還是基還是4、5、8個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。排列的。跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練限制性核酸內(nèi)切酶的作用實(shí)際上就是限制性核酸內(nèi)切酶的作用實(shí)際上就是把把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，如一種能對上某些化學(xué)鍵打斷，如一種能對GAATTC專一識別的限制性核酸內(nèi)切酶，打斷的化學(xué)鍵是專一識別的限制性核酸內(nèi)切酶，打斷的化學(xué)鍵是()AG與與A之間的鍵之間的鍵BG與與C之間的鍵之間的鍵CA與與T之間的鍵之間的鍵 D磷酸與脫氧核糖之間的鍵磷酸與脫氧核糖之間的鍵答案：答案：DDNA連接酶連接酶1DNA連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的比較連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的比較2DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶的比較聚合酶的比較DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶都能催化兩個(gè)核苷酸之聚合酶都能催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，但兩者之間存在差異，表現(xiàn)間形成磷酸二酯鍵，但兩者之間存在差異，表現(xiàn)如下：如下：DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶連接連接DNA鏈鏈雙鏈雙鏈單鏈單鏈連接部連接部位位在兩在兩DNA片段之片段之間形成磷酸二酯間形成磷酸二酯鍵鍵將單個(gè)核苷酸加到將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段已存在的核酸片段的的3端的羥基上，端的羥基上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵 下列下列DNA連接酶的作用敘述正確的是連接酶的作用敘述正確的是()ADNA連接酶的基本組成單位是脫氧核苷酸連接酶的基本組成單位是脫氧核苷酸B將單個(gè)核苷酸加到將單個(gè)核苷酸加到DNA片段的骨架上連接起來，片段的骨架上連接起來，重新形成磷酸二酯鍵重新形成磷酸二酯鍵C連接連接DNA鏈上堿基之間的氫鍵鏈上堿基之間的氫鍵D將斷開的兩個(gè)將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵新形成磷酸二酯鍵【嘗試解答】【嘗試解答】_D_例例2【解析】【解析】(1)DNA聚合酶只能將單個(gè)的核苷酸添聚合酶只能將單個(gè)的核苷酸添加到已有的核苷酸鏈上，形成磷酸二酯鍵，而加到已有的核苷酸鏈上，形成磷酸二酯鍵，而DNA連接酶是在兩個(gè)連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯片段之間形成磷酸二酯鍵。鍵。(2)DNA聚合酶是一條聚合酶是一條DNA鏈為模板將單個(gè)核鏈為模板將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條與模板鏈互補(bǔ)的苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而鏈；而DNA連接酶是將兩個(gè)缺口同時(shí)連接起連接酶是將兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，選項(xiàng)來，選項(xiàng)B是是DNA聚合酶的作用，聚合酶的作用，DNA連接酶的基連接酶的基本組成是氨基酸。本組成是氨基酸?！净?dòng)探究】【互動(dòng)探究】(1)DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位都具有特異性嗎？酶的作用部位都具有特異性嗎？(2)DNA連接酶和連接酶和DNA聚合酶催化形成的化學(xué)鍵相聚合酶催化形成的化學(xué)鍵相同嗎？同嗎？【提示】【提示】(1)DNA連接酶的作用部位不具特異性。連接酶的作用部位不具特異性。(2)相同。相同?！咎揭?guī)尋律】【探規(guī)尋律】(1)工具酶的關(guān)系可表示為工具酶的關(guān)系可表示為(2)DNA聚合酶只能將單個(gè)的核苷酸加到已有核聚合酶只能將單個(gè)的核苷酸加到已有核苷酸片段的末端羥基上，形成磷酸二酯鍵，而苷酸片段的末端羥基上，形成磷酸二酯鍵，而DNA連接酶是在兩個(gè)連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二片段之間形成磷酸二酯鍵。酯鍵。(3)DNA聚合酶是以一條鏈為模板將單個(gè)核苷酸聚合酶是以一條鏈為模板將單個(gè)核苷酸連接成一條與模板鏈互補(bǔ)的連接成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而鏈；而DNA連連接酶是將接酶是將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口連接起來，因雙鏈上的兩個(gè)缺口連接起來，因此此DNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體1載體的作用：一是作為運(yùn)載工具，將外源基載體的作用：一是作為運(yùn)載工具，將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。二是利用載體在受體細(xì)因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。二是利用載體在受體細(xì)胞內(nèi)的增殖，對外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。胞內(nèi)的增殖，對外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。2作為載體必須具備的條件作為載體必須具備的條件(1)能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。(2)載體載體DNA必須有一個(gè)或多個(gè)限制性核酸內(nèi)切必須有一個(gè)或多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)，以便目的基因插入到載體上去。酶切點(diǎn)，以便目的基因插入到載體上去。(3)具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。如抗菌素的具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物有顏色反應(yīng)的基因等?？剐曰颉a(chǎn)物有顏色反應(yīng)的基因等。(4)載體載體DNA必須是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，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?；虿荒苓M(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。3類型類型(1)細(xì)菌的質(zhì)粒，是細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的細(xì)菌的質(zhì)粒，是細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子，分子，絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子，有的一分子，有的一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。(2)噬菌體或某些動(dòng)植物病毒。一般來說，天然載體噬菌體或某些動(dòng)植物病毒。一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)自己往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)自己的目的和需要，對某些天然載體進(jìn)行人工改造。的目的和需要，對某些天然載體進(jìn)行人工改造。特別提醒特別提醒供目的基因插入的酶切位點(diǎn)所處的位置必須是在供目的基因插入的酶切位點(diǎn)所處的位置必須是在載體本身需要的基因之外，這樣才不至于因目的載體本身需要的基因之外，這樣才不至于因目的基因的插入而使其失活。基因的插入而使其失活。 質(zhì)粒之所以能做基因工程的運(yùn)載體，是質(zhì)粒之所以能做基因工程的運(yùn)載體，是由于它由于它()A含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動(dòng)含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動(dòng)B能自我復(fù)制，保持連續(xù)性能自我復(fù)制，保持連續(xù)性C是是RNA，能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成D具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能攜帶目的基因具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能攜帶目的基因【嘗試解答】【嘗試解答】_B_例例3【解析】【解析】質(zhì)粒存在于細(xì)菌和酵母菌等生物中，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)狀是一種很小的環(huán)狀DNA分子，有標(biāo)記基因，便分子，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)胞隨受體細(xì)胞DNA復(fù)制而復(fù)制，進(jìn)行目的基因的復(fù)制而復(fù)制，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。答案為擴(kuò)增和表達(dá)。答案為B?！疽渍`警示】【易誤警示】誤區(qū)表現(xiàn)誤區(qū)表現(xiàn)錯(cuò)解歸因錯(cuò)解歸因正確觀點(diǎn)正確觀點(diǎn)基因運(yùn)載基因運(yùn)載體的本質(zhì)體的本質(zhì)為病毒為病毒據(jù)教材所述錯(cuò)據(jù)教材所述錯(cuò)誤地理解所致誤地理解所致運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，噬菌體、動(dòng)植物病毒作運(yùn)噬菌體、動(dòng)植物病毒作運(yùn)載體時(shí)實(shí)質(zhì)上是它們內(nèi)部載體時(shí)實(shí)質(zhì)上是它們內(nèi)部DNA充當(dāng)運(yùn)載體充當(dāng)運(yùn)載體運(yùn)載體屬運(yùn)載體屬于工具酶于工具酶不理解工具酶不理解工具酶的內(nèi)涵，片面的內(nèi)涵，片面根據(jù)根據(jù)“工具工具”二字錯(cuò)誤地推二字錯(cuò)誤地推理所致理所致運(yùn)載體屬于基因工程的基運(yùn)載體屬于基因工程的基本工具，不屬于工具酶，本工具，不屬于工具酶，限制性核酸內(nèi)切酶和限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶才屬于工具酶連接酶才屬于工具酶跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練質(zhì)粒是基因工程常用的載體，它的質(zhì)粒是基因工程常用的載體，它的特點(diǎn)是特點(diǎn)是()能自主復(fù)制能自主復(fù)制不能復(fù)制不能復(fù)制結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單單鏈單鏈DNA環(huán)狀環(huán)狀DNA含有標(biāo)記基因含有標(biāo)記基因ABC D解析：解析：選選A。在基因工程中，通常用質(zhì)粒作為載。在基因工程中，通常用質(zhì)粒作為載體。質(zhì)粒是裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體。質(zhì)粒是裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀體之外，并能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子。在分子。在質(zhì)粒上有一個(gè)至多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，質(zhì)粒上有一個(gè)至多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，供外源供外源DNA片段插入其中，另外質(zhì)粒上還有標(biāo)記片段插入其中，另外質(zhì)粒上還有標(biāo)記基因，如抗四環(huán)素基因等?；?，如抗四環(huán)素基因等。