资源简介

DNA重组技术的基本工具
一、学习目标
1.简述基因工程的概念。
2.简述DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
3.模拟制作重组DNA模型。
二、重点难点
重点：
DNA重组技术所需三种基本工具的作用及特点。
难点：
基因工程载体需要具备的条件。
三、学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程 →拼接→ →
结果
思考：基因工程是否改变了基因？
（二）DNA重组技术的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
思考：
（1）什么是限制酶？
（2）从哪里可以获得限制酶？
（3）这种酶有什么作用及特点呢？
小组活动：动手找出纸条中的GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考：（4）在切割DNA分子时，限制酶切割几个磷酸二酯键，为什么？
小组活动：已知SmaⅠ限制酶识别的DNA序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓GATC，请你在手中的纸条上分别找出并进行切割。
思考：
（5）切割后的DNA末端有 和 。
（6）要获得相同的黏性末端，一定要使用同一种限制酶切割吗？
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
阅读教材回答：
（1）连接黏性末端和平末端所用DNA连接酶有什么不同呢？
（2）连接酶怎样实现连接的？
小组活动：利用胶带、剪刀动手模拟制作重组DNA分子。思考：
（3）将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切割，酶切产物用DNA连接酶连接后，由两个DNA片段之间连接形成的产物有___________________、___________________和___________________三种。
3.“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
最常见的载体——质粒，需具备以下条件：
（1）有多个 ，以供 插入。
（2）有 基因，以供重组DNA的 。
（3）有 能力。
注意：
①天然质粒 直接做基因工程的载体，必须经过 。
②基因工程的工具和工具酶的不同：
工具有3种： 、 、 。
工具酶有2种： 、 。
四、自主练习
1.下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（ ）
A.DNA连接酶和解旋酶
B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶
C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
2.依据下图对有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（ ）
A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶
B.连接a处的酶为DNA连接酶
C.切断b处的酶为解旋酶
D.切断b处的酶为限制性核酸内切酶
3.DNA连接酶的作用是（ ）
A.使质粒和目的基因的黏性末端之间形成氢键
B.恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
C.使重组DNA与宿主DNA相连
D.使单个的脱氧核苷酸连接形成一条链
4.下列有关质粒的叙述，正确的是（ ）
A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B.质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子
C.质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
5.以下说法正确的是（ ）
A.所有的限制酶都只能识别同一种核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的载体
C.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连接酶与DNA聚合酶都是连接磷酸二酯键的，所以它们的作用是相同的
6.科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）
A.提高受体细胞在自然环境中的耐热性
B.有利于检测目的基因否导入受体细胞
C.增加质粒分子的相对分子质量
D.便于与外源基因连接成DNA的过程。
7.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：
（1）—CTGCA （2）—AC （3） GC—
—G —TG CG—
（4）—G （5） G—（6）—GC
—CTTAA ACGTC— —CG
（7） GT—（8） AATTC—
CA— G—
请用DNA连接酶将它们连接起来:
______和_____能连接成_________________________;
______和_____能连接成_________________________;
______和_____能连接成_________________________;
______和_____能连接成_________________________。
8.限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—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一个酶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？为什么？
参考答案：
学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切 →拼接→ 导入 →表达
结果 人类需要的基因产物
否
（二）DNA重组技术的基本工具
1.（1）是限制性内切酶的简称，是切割DNA的工具。
（2）主要是从原核生物中分离提纯出来。
（3）它能识别双链DNA分子中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。
（4）切割两个磷酸二酯键；DNA中的两条链之间严格遵循碱基互补配对原则，限制酶切割一个识别位点将断开两个磷酸二酯键，如图所示：

（5）黏性末端 平末端
（6）不一定，因为不同的限制酶识别序列虽然不同，但是，切割位点可能相同，所以就会产生相同的黏性末端。例如限制酶A识别，切割位点是T与G之间，限制酶B识别，切割位点是A与G之间，则它们产生的黏性末端都是GATC—。
2.（1）E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。
（2）通过形成磷酸二酯键来连接。
（3）目的基因—目的基因 目的基因—质粒 质粒—质粒
3.（1）限制酶切割位点 外源DNA片段
（2）特殊的标记基因 鉴定和选择
（3）自我复制
①一般不能 人工改造
②限制酶 DNA连接酶 载体
限制酶 DNA连接酶
自主练习
1.C 2.D 3.B 4.B 5.C 6.B
7.2和7能连接形成—ACGT— 4和8能连接形成—GAATTC—
—TGCA—； —CTTAAG—；
3和6能连接形成—GCGC— 1和5能连接形成—CTGCAG—
—CGCG—； —GACGTC—
8.

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