選修三 11 DNA重組技術(shù)的基本工具

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1、專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具 學(xué)習(xí)目標(biāo)： ①簡(jiǎn)單描述基因工程的概念及目的。 ②說(shuō)出DNA重組技術(shù)的三個(gè)工具及各工具的特點(diǎn)和用途。 ③利用DNA重組技術(shù)的工具解答有關(guān)題目。 重難點(diǎn)：DNA 重組技術(shù)所需要的三種基本工具的作用；基因工程載體需要具備的條件 學(xué)習(xí)過(guò)程： 一、基因工程的概念 基因工程是指按照 ，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò) DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在 水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的,因此又叫做

2、。 二、DNA重組技術(shù)的基本工具 1.“分子手術(shù)刀”—— 2.“分子縫合針”—— 3.“分子運(yùn)輸車”—— (一)限制性核酸內(nèi)切酶 來(lái)源：主要是從 中分離純化出來(lái)的。 功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種 核苷酸序列，并且使每一條鏈中 部位的兩個(gè)核苷酸之間的 斷開(kāi)，因此具有 性。大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由 個(gè)核苷酸組成。 經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的D

3、NA片段末端是怎樣的？ 經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式： 和 。前者是限制酶在它識(shí)別序列的 將DNA的兩條鏈切開(kāi)產(chǎn)生的，后者是限制酶在它識(shí)別序列的 切開(kāi)產(chǎn)生的。 (二) DNA連接酶 分類：根據(jù)酶的來(lái)源不同，可分為兩類：一類是 從 中分離得到的，稱為 ；另一類是從 中分離出來(lái)的，稱為 。 兩種DNA連接酶的比較： （1）相同點(diǎn)：都縫合 鍵。 （2）區(qū)別：E·coliDNA連接酶只能

4、將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的 之間連接起來(lái)，而不能將雙鏈DNA片段 之間進(jìn)行連接；而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的 ，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的 。但連接平末端的之間的效率較 。 (三) 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 1.載體具備的條件： （1） （2） （3）

5、 2.基因工程中使用的載體有： 、 和 等。其中最常用的是 。質(zhì)粒：是一種 的、 、 ，并具有 能力的 。 鞏固練習(xí)： 1、有關(guān)基因工程敘述正確的是（ ） A、限制酶只在獲得目的基因時(shí)才用 B、重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的 C、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體 D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料 2、下列關(guān)于酶的說(shuō)法不正確的是（

6、 ） A、限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布 B、一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 C、不同的限制酶切割DNA的切點(diǎn)不同 D、限制酶的作用主要是用來(lái)提取目的基因 3、下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的用來(lái)運(yùn)載目的基因的載體（ ） A、細(xì)菌質(zhì)粒 B、噬菌體 C、動(dòng)植物病毒 D、細(xì)菌核區(qū)的DNA 4、下列說(shuō)法正確的是（ ） A、DNA連接酶最初是從人體細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的 B、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列 C、質(zhì)粒是基因工程中唯一用作運(yùn)載目的基因的運(yùn)載體 D、利用運(yùn)載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的過(guò)程可

7、稱為“克隆” 5、20世紀(jì)70年代，創(chuàng)立了一種新興的生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是（ ） A、定向提取生物體的DNA分子 B、定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工剪切 C、在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D、定向地改造生物的遺傳性狀 6、下列關(guān)于基因工程的敘述中錯(cuò)誤的是（ ） A、基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品種 B、基因工程技術(shù)是唯一能沖破遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，培育生物新類型的方法 C、基因工程的基本工具是：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和基因的運(yùn)載體 D、基因工程的研究成果，目

8、前大多需要通過(guò)發(fā)酵工程和酶工程來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 7、在基因工程中，作為基因運(yùn)輸工具的運(yùn)載體，下列特征除哪項(xiàng)外，都是運(yùn)載體必須具備的條件（ ） A、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制，并穩(wěn)定地保存 B、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) C、必須是細(xì)菌的質(zhì)粒或噬菌體 D、具有某些標(biāo)記基因 ●拓展題： 8、番茄在運(yùn)輸過(guò)程中，由于過(guò)早成熟而易腐爛。應(yīng)用基因工程技術(shù)，通過(guò)抑制某種促進(jìn)果實(shí)成熟激素的合成能力，可使番茄貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，培育成耐貯藏的番茄新品種，這種轉(zhuǎn)基因番茄已于1993年在美國(guó)上市。請(qǐng)回答： （1）促進(jìn)果實(shí)成熟的重要激素是 ，它能夠發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類

9、型有 、 和 。 （2）在培育轉(zhuǎn)基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“針線”是 ，基因的“運(yùn)輸工具”是 。 （3）與雜交育種、誘變育種相比，通過(guò)基因工程來(lái)培育新品種的主要優(yōu)點(diǎn)是 、 和 。 答案：（1）乙烯； 加成； 氧化， 聚合 （2）限制酶； DNA連接酶；

10、 運(yùn)載體 （3）目的性強(qiáng)； 育種周期短； 克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙 9、根據(jù)下面實(shí)驗(yàn)原理和材料用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)選擇運(yùn)載體——質(zhì)粒，探究質(zhì)粒的抗菌素基因所合成的抗菌素類別。 實(shí)驗(yàn)原理：作為運(yùn)載體的質(zhì)粒，須有標(biāo)記基因，這一標(biāo)記基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的細(xì)菌，其質(zhì)粒才可能用作運(yùn)載體。 材料用具：青霉素、四環(huán)素的10萬(wàn)個(gè)單位溶液、菌種試管、滅菌的含細(xì)菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿、酒精燈、接種環(huán)、一次性注射器、蒸餾水、恒溫箱。 方法步驟： 第一步：取三個(gè)含細(xì)菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿并標(biāo)1、2、3號(hào)，在酒精燈旁，用三支注射器，分別注入1亳升蒸餾水、青霉素、四環(huán)素液，并使之分布在整個(gè)培養(yǎng)基表面。

11、 第二步：將接種環(huán)在酒精燈火焰上方灼燒滅菌，并在酒精燈火焰旁取種，然后對(duì)三個(gè)培養(yǎng)皿接種。 第三步：將接種后的三個(gè)培養(yǎng)皿放入37度的恒溫箱中培養(yǎng)24小時(shí)。 預(yù)期結(jié)果分析： （1）設(shè)置1號(hào)的目的是 ，出現(xiàn)的現(xiàn)象是 。 （2）如果1、2、3號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌都正常生長(zhǎng)說(shuō)明 ；如果1、2號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌能正常生長(zhǎng)，3號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌不能正常生長(zhǎng)則說(shuō)明

12、 ； 如果1、3號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌能正常生長(zhǎng)，2號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌不能正常生長(zhǎng)則說(shuō)明 ； 如果只有1號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌能正常生長(zhǎng)，2、3號(hào)培養(yǎng)皿的細(xì)菌都不能正常生長(zhǎng)則說(shuō)明 。 答案：（1）對(duì)照；細(xì)菌能正常生長(zhǎng)。 （2）此細(xì)菌的質(zhì)粒上既有抗青霉素基因也有抗四環(huán)素基因； 此細(xì)菌的質(zhì)粒上有抗青霉素基因但無(wú)抗四環(huán)素基因； 此細(xì)菌的質(zhì)粒上有抗四環(huán)素基因但無(wú)抗青霉素基因； 此細(xì)菌的質(zhì)粒上既無(wú)抗青霉素基因也無(wú)抗四環(huán)素基因。 知識(shí)拓展：