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高二生物选修三《现代生物科技专题》导学案（编号1—1）
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课题：DNA重组技术的基本工具
【学习目标】
1．说出基因工程的含义并指出基因工程的主要内容。
2．说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点。
3．说出DNA连接酶的作用。
4．简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。
【重点难点】
重点: 1.限制性核酸内切酶的含义及作用特点。
2.说出DNA连接酶的作用
3.运载体的种类及需具备的条件
难点：1.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的作用与区别
2. 运载体的种类及需具备的条件
【自主学习】
一、基因工程诞生的理论基础（回忆有关遗传知识）
1、 是生物的主要遗传物质。
2、DNA的基本组成单位都是 。
3、双链DNA分子的空间结构都是 。
4、遗传信息的传递都遵循 。
5、生物界共用一套 。
二、基因工程的基本工具
（一）限制性核酸内切酶——分子手术刀
1、来源：主要从 中分离。
2、功能：能够识别双链DNA分子的某种 ( http: / / www.21cnjy.com ) 序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 （氢键或磷酸二酯键）断开。
3、切割后的末端有 和 。
（选一选）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，但微生物中很少
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
（二）DNA连接酶——分子缝合针
1、功能：DNA连接酶能够将 的（即具有黏性末端）两个片段连接起来，拼接的位置是由限制酶断开的 。
2、种类：从 中分离得到的 从T4噬菌体中分离得到的 。
3、两种DNA连接酶的区别： 。 4、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
作用实质 都是催化两个核苷酸之间形成
是否需模板
作用对象 在两个 之间形成磷酸二酯键 将 加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键
（三）运载体——分子运输车
（1）现在通常使用的载体是 ，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状 。
（2）质粒具有作为载体必须具备的条件：
①在受体细胞中可以 复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。
②具有一个至多个 切点，以便与 ；
③具有某些 ，供重组DNA的 ，如 抗性基因。
（3）其他载体还有 和 等。
（4）真正被用做载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过 。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.几种相关酶的比较
名称 作用 参与生理过程及应用
DNA连接酶 连接两个DNA片段
限制性内切酶 切割某种特定的脱氧核苷酸序列
DNA聚合酶 在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸
RNA聚合酶 在核苷酸链上添加单个核苷酸
解旋酶 使碱基间氢键断裂形成单个脱氧核苷酸链 DNA复制
逆转录酶 以RNA为模板合成DNA 逆转录、基因工程
2．如何利用标记基因鉴定和选择重组DNA？
3.为什么基因的载体需要有一个至多个限制酶的切点？
【课后小结与反思】
【自我检测】
1．质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（　　）
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小
④蛋白质 ⑤环状RNA分子 ⑥环状DNA
A.①③⑤ B.②④⑥ C.①③⑥ D.②③⑥
2.下列关于基因操作的工具叙述中，正确的是（ ）
A．限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
B．基因工程所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
C．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
D．DNA连接酶将黏性末端的碱基通过氢键连接起来
3.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的 ( )
A．高效性 B．专一性 C．多样性 D．催化活性受外界条件影响
4.限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别 ( http: / / www.21cnjy.com )序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是 (　　)
5.下列哪组均为基因工程技术中常用的基因运载工具（ ）
A、大肠杆菌、噬菌体 B、蓝藻、质粒
C、动物病毒、噬菌体 D、线粒体、质粒
6.遗传工程技术中常用的质粒其本质是什么分子？一般取自何类生物？
A、蛋白质、噬菌体 B、蛋白质、动物细胞
C、DNA、细菌细胞 D、DNA、植物细胞
7. 下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度的影响
C．限制性内切酶能别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
8.下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体 （ ）
A.细菌质粒 B.噬菌体
C.动植物病毒 D.细菌拟核的DNA
9.不属于质粒被选为基因运载体的理由是 ( )
　A．能复制 B．有多个限制酶切点 　
C．具有标记基因 　 D．它是环状DNA
10.以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键
11.限制性内切酶Ⅰ的识别 ( http: / / www.21cnjy.com )序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
12.图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。据图回答：
（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达 ( http: / / www.21cnjy.com )载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_______________、_______________、_______________三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行_______________。
（2）用上述3种连接产物与无任何抗 ( http: / / www.21cnjy.com )药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_______________；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_______________。
（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是___________，其合成的产物是___________。
（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是
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