1、选修选修3 3专题专题1 1基因工程基因工程DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平原理原理结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技重组技 术术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平基因重组基因重组人类需要的基因产物人类需要的基因产物【典型例题典型例题】2020世纪世纪7070年代创立了一种新兴的生物技术年代创立了一种新兴的生物技术基因工程，实基因工程，实施该工程的最终目的是（施该工程的最终目的是（）A.A.定向提取生物的定向提取生物的DNADNA
2、分子分子B.B.定向地对定向地对DNADNA分子进行人工剪切分子进行人工剪切C.C.在生物体外对在生物体外对DNADNA进行改造进行改造D.D.定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状点拨：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计点拨：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外，通过体外DNADNA重组和转基因技术，最终定向地改造生物的重组和转基因技术，最终定向地改造生物的遗传性状，造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产遗传性状，造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。品。ABCABC都是基因工程的技术环节，都是基因工程的技术环节，D D是最终目的。是最终目的。D D
3、二、基因工程的基本工具二、基因工程的基本工具1.“1.“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）（1 1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2 2）作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸）作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键，结果：产生黏性末端或平末端。之间的磷酸二酯键，结果：产生黏性末端或平末端。（3 3）常用类型：）常用类型：EcoREcoR限制酶和限制酶和SmaSma限制酶限制酶EcoREcoR限制酶限制酶SmaSma限制酶限制酶【典型例题典型例题】（20152015天津
4、卷天津卷.8.8）（）（1 1）本研究构建重组质粒时看选用四种限制）本研究构建重组质粒时看选用四种限制酶，其识别序列如下图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的酶，其识别序列如下图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的限制酶组合是限制酶组合是_或或_。A.A.B.B.C.C.D.D.B BC C【变式训练变式训练】基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGGATCCGATCC，限，限制酶制酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATCGATC。根据已知条件和
5、图回答：上述质粒用限制酶根据已知条件和图回答：上述质粒用限制酶_切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶_切割。切割。2 2“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶（1 1）作用：将双链）作用：将双链DNADNA片段片段“缝合缝合”起来，恢复被限制酶切开起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（2 2）种类：按来源可分为）种类：按来源可分为Ecoli DNAEcoli DNA连接酶和连接酶和T T4 4DNADNA连接酶。连接酶。EcoliDNAEcoliDNA连接酶只能连接连接酶只能连接黏性末端之；而黏性末端之；而T T4 4DNADNA
6、连接酶能缝合两种连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。末端，但连接平末端的之间的效率较低。（3 3）DNADNA连接酶和限制酶的关系连接酶和限制酶的关系【典型例题典型例题】如图所示为部分双链如图所示为部分双链DNADNA片段，下列有关基因工程中工具酶功片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述，错误的是（能的叙述，错误的是（）A A切断切断a a处的酶为限制酶处的酶为限制酶B B连接连接a a处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶C C切断切断b b处的酶为处的酶为DNADNA解旋酶解旋酶D D连接连接b b处的酶为处的酶为RNARNA聚合酶聚合酶D D【方法点拨方法点拨】DNA
7、DNA几种酶比较几种酶比较作用底物作用底物 作用部位作用部位形成产物形成产物限制酶限制酶DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端或平末端黏性末端或平末端DNADNA连接酶连接酶DNADNA片段片段磷酸二酯键磷酸二酯键重组重组DNADNA分子分子DNADNA聚合酶聚合酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键子代子代DNADNADNADNA解旋酶解旋酶DNADNA分子分子碱基对间的碱基对间的氢键氢键形成脱氧核苷酸单链形成脱氧核苷酸单链DNA(DNA(水解水解)酶酶DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸【变式训练变式训练】下图为下图为DNADNA分子在不同
8、酶的作用下所发生的变化，分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制图中依次表示限制酶、酶、DNADNA聚合酶、聚合酶、DNADNA连接酶、解旋酶作用过程的正确顺序是（连接酶、解旋酶作用过程的正确顺序是（）A.A.B.B.C.C.D.D.C C 3.“3.“分子运输车分子运输车”-载体载体（1 1）用途：将目的基因导入受体细胞。）用途：将目的基因导入受体细胞。（2 2）种类：质粒、）种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等，最常噬菌体的衍生物、动植物病毒等，最常用的是质粒。用的是质粒。（3 3）质粒：）质粒：本质为细菌拟核外的小型环状本质为细菌拟核外的小型环状DNADNA。质粒具备条件质
9、粒具备条件条件条件用途用途稳定并能复制稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因具有特殊的标记基因便于重组便于重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择【典型例题典型例题】下列关于载体的叙述中，错误的是下列关于载体的叙述中，错误的是()A A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNADNA分子分子B B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的
10、切点他多种酶的切点C C目前常用的载体有质粒、目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒噬菌体的衍生物和动植物病毒D D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割载体具有某些标记基因，便于对其进行切割其进行切割D D【点拨点拨】从载体的特点分析，标记基因作用是供重组从载体的特点分析，标记基因作用是供重组DNADNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。【课堂小结课堂小结】基因工程基本工具基因工程基本工具限制酶限制酶DNADNA连接酶连接酶载体载体作用作用切割目的基因切割目的基因和载体和载体连接连接DNADNA片段，片段，形成重组形成重组DNADNA携带目的基因进入受体携带目的基因进入受体细胞细胞作用部
11、位作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键形成的磷酸二酯键作用特点作用特点（条件）（条件）识别特定识别特定的核苷酸序的核苷酸序列列在特定位在特定位点上切割点上切割E Ec c olioli DNA DNA连接酶连接黏性连接酶连接黏性末端末端T4DNAT4DNA连接酶连接酶连接黏性末端和连接黏性末端和平末平末 端端能在宿主细胞内稳定能在宿主细胞内稳定存在并大量复制存在并大量复制有多个限制酶切割位有多个限制酶切割位点点具有特殊的标记基因具有特殊的标记基因常用类型常用类型EcoREcoR限制限制酶酶SmaSma限制限制酶酶E Ecoli DNAcoli DNA连接连接酶酶T4DNAT4DNA连接连接酶酶质粒、噬菌体、动植物质粒、噬菌体、动植物病毒病毒
