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专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具课前·新知导学课堂·考点突破课后·提能达标课前·新知导学一、基因工程的概念及其诞生与发展1．基因工程的概念别名1___________技术操作环境生物体外操作对象2___________操作水平3___________水平结果创造出人类需要的新的4___________和5___________DNA重组基因DNA分子生物类型生物产品2.基因工程的诞生和发展(1)基础理论的突破：6___________是遗传物质的证明；DNA7___________结构和8___________的确立；9___________的破译。(2)技术的发明：基因转移载体和10___________的相继发现；11__________________技术的发明；DNA体外重组的实现及12_______________________实验的成功；第一例转基因动物的问世及13___________技术的发明。DNA双螺旋中心法则遗传密码工具酶DNA合成和测序重组DNA表达PCR二、DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)来源：主要来自14___________。(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定15___________，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的16___________断开。(3)结果：产生17___________或18___________。原核生物核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端2．DNA连接酶(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的19___________。磷酸二酯键(2)种类种类比较E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源20___________21___________特点只能连接22___________既可以连接黏性末端，又可以连接23___________大肠杆菌T4噬菌体黏性末端平末端3．基因进入受体细胞的载体(1)作用：将24___________送入受体细胞中。(2)种类：25___________、λ噬菌体的衍生物和26___________等。外源基因质粒动植物病毒(3)条件①能在宿主细胞内稳定保存并27___________。②具有一个或多个28____________________，供外源DNA片段(基因)插入。③具有29___________，供重组DNA的鉴定和选择。自我复制限制酶切割位点标记基因[正误辨析]1．限制酶只能用于切割目的基因。()2．切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。()3．DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来。()×××4．E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()5．限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。()6．质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。()×√×[易错易混]与DNA有关的酶的归纳与比较比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键形成产物黏性末端或平末端形成重组DNA分子新的DNA分子形成单链DNA课堂·考点突破考点一限制性核酸内切酶和DNA连接酶角度1限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用特点1．下列关于几种酶作用的叙述，不正确的是()A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C．一种限制酶能识别多种核苷酸序列，并切割出多种目的基因D．DNA聚合酶能把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链解析：选C限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核苷酸序列，并在特定位点切割DNA分子；DNA连接酶能使不同DNA片段的脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，重新形成DNA分子；RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录；DNA聚合酶能以DNA的一条链为模板，把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链，与互补的母链结合形成新的DNA分子。2．关于下图所示黏性末端的叙述，正确的是()A．①与③是由相同限制酶切割产生的B．DNA连接酶可催化①与③的连接C．经酶切形成④需要脱去2分子水D．DNA连接酶与DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端解析：选B图中四种不同的序列是由不同的限制酶切割后形成的DNA片段，同种限制酶切割DNA后能形成相同的黏性末端。DNA连接酶可连接具有相同黏性末端的DNA片段，DNA聚合酶不能作用于黏性末端。限制酶切割DNA形成④需要消耗2分子水。[方法规律]黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的判断方法判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是：将黏性末端或平末端之一旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。是，则为相同限制酶切割形成；否，则为不同限制酶切割形成。角度2限制性核酸内切酶和DNA连接酶在基因工程中的作用3．图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切割位点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是_______________。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是______________________________________________。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________________和________________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是______________。解析：(1)由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性核酸内切酶的共同识别序列是—GATC——CTAG—，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示的目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶考点二基因工程中的运载体1．限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示的是四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的识别位点，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()解析：选A由图可知，目的基因含有CAATTG，即可以用MunⅠ酶切，所以应选用含该酶切位点的质粒，且酶切位点不能在标记基因内部，不能破坏标记基因的结构，故选A。2．下面是大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是__________，二者还具有其他共同点，如①________________，②_____________。(2)若质粒DNA分子的切割末端为则与之连接的目的基因切割末端应为__________；可使用________把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为________，其作用是__________________________。(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因B．土壤农杆菌环状RNA分子C．大肠杆菌的质粒D．动物细胞的染色体解析：(1)a代表的物质是大型环状DNA分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外的小型环状DNA分子，两者都能自我复制，并具有遗传特征。(2)若质粒DNA分子的切割末端和目的基因切割末端之间能够发生碱基互补配对，则可用DNA连接酶将它们连接在一起。(3)质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组DNA进行鉴定和选择。(4)常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。答案：(1)DNA能够自我复制具有遗传特性(2)DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C[拓展提升]全面理解基因工程中的载体(1)应具备的条件①能在受体细胞中复制并稳定保存，可使目的基因稳定存在且数量可扩大。②具有一个至多个限制酶切割位点，可供外源DNA片段插入。③具有标记基因，可供重组DNA的鉴定和选择。(2)与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。