第1节重组DNA技术的基本工具 学案设计（一） ■■学习目标 1.掌握基因工程操作的三种工具（限制酶、DNA连接酶、载体） 2能够准确说出每一种操作工具的特点及用途 ■■自主预习 一、基因工程的概念 1操作场所：生物体外 2.操作技术 等技术 3.操作结果赋予生物新的_ 一创造出更符合人们需要的新的 和 4.操作水平： 水平。 二、重组DNA技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶（简称限制酶） 一“分子手术刀” 1)来源主要来自 (2)功能：能够识别双链DNA分子的特定 并使每一条链中特定部位的两个核 苷酸之间的_ 新开。 (③)大多数限制醇的识别序列由 个核苷酸组成，切割的结果是产生 末端 2.DNA连接酶 “分子合针 (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 (2)种类 较 c0 DNA 接酶 T4DNA连接酶 来源 特点 只能连接 慨可以连接 末端又可以连接 末端 3基因讲入受体细胞的载体一“分子运输车” 1)常用载体 它是 种裸露的、结构简单、独立于」 之外，具有 能力的 分子 (2)质粒适于用作基因载体的特点 「，质粒分子上有一个至多个 位点供外源DNA片段插入其中。 Ⅱ携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行 成 上，随受体DNA同步复制 Ⅲ质粒 上常有特殊的 便于 的筛选。 (3)基因工程中使用的载体除质粒外还有 等 ■■■课堂探究
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具 学案设计(一) 学习目标 1.掌握基因工程操作的三种工具(限制酶、DNA 连接酶、载体)。 2.能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。 自主预习 一、基因工程的概念 1.操作场所:生物体外。 2.操作技术: 等技术。 3.操作结果:赋予生物新的 ,创造出更符合人们需要的新的 和 。 4.操作水平: 水平。 二、重组 DNA 技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶(简称限制酶)——“分子手术刀” (1)来源:主要来自 。 (2)功能:能够识别双链 DNA 分子的特定 ,并使每一条链中特定部位的两个核 苷酸之间的 断开。 (3)大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸组成,切割的结果是产生 末端。 2.DNA 连接酶——“分子缝合针” (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 。 (2)种类 比较项 目 E.coli DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 来源 特点 只能连接 末 端 既可以连接 末端,又可以连接 末端 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)常用载体: ,它是一种裸露的、结构简单、独立于 之外,具有 能力的 分子。 (2)质粒适于用作基因载体的特点 Ⅰ.质粒分子上有一个至多个 位点,供外源 DNA 片段插入其中。 Ⅱ.携带外源 DNA 片段的质粒进入受体细胞后,能在细胞中进行 ,或 上,随受体 DNA 同步复制。 Ⅲ.质粒上常有特殊的 ,便于 的筛选。 (3)基因工程中使用的载体除质粒外,还有 等。 课堂探究
课堂探究一： 1.己知限制酶EcoR I和SmaI识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATIC和 CCCHGGG,在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类 EcoRI Smal EcoR I限制酶和SmaI限制酶识别的碱基序 填“相同或“不同，切割位点 (慎“相同或”不同”，说明限制僻具有 2.为什么限制爾主要从原核生物中分离纯化而来？推测它在原核生物中的作用是什么？ 它会不会切割自己的DNA分子？ 课堂探究二： 1.限制性内切核酸酶与DNA连接酶的区别 比较项目限制酶 DNA连接藕 使特定部位的 在DNA片段之间重新形 断裂 用于提取 用和 用于基因表达载体的构建 限制 关系 2.DNA连接刚与DNA聚合酶的比较 比较项目 DNA连接 DNA聚合 相点 作用实质相同都是催化 的形成 是否需 要模板 接DN 之间形成硫酸 加到已存在的DNA单片段上形成 用过 酯健 作用结牙 将已存在日 合成新的_ 连接 用途 3.限制性内切核酸酶和DNA连接酯的作用是否都体现了酶的专一性？ 课堂探究三： 细朐膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同
课堂探究一: 1.已知限制酶 EcoRⅠ和 SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为 G↓AATTC 和 CCC↓GGG,在图中写出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端并写出末端的种类。 EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列 (填“相同”或“不同”),切割位点 (填“相同”或“不同”),说明限制酶具有 性。 2.为什么限制酶主要从原核生物中分离纯化而来?推测它在原核生物中的作用是什么? 它会不会切割自己的 DNA 分子? 课堂探究二: 1.限制性内切核酸酶与 DNA 连接酶的区别 比较项目 限制酶 DNA 连接酶 不同 点 作 用 使特定部位的 断裂 在 DNA 片段之间重新形 成 应 用 用于提取 和 用于基因表达载体的构建 关系 2.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较 比较项目 DNA 连接酶 DNA 聚合酶 相同点 作用实质相同,都是催化 的形成 不同 点 是否需 要模板 接 DNA 链 双链 单链 作用过程 在 之间形成磷酸二 酯键 将 加到已存在的 DNA 单链片段上,形成磷 酸二酯键 作用结果 将已存在的 连接 合成新的 用途 3.限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的作用是否都体现了酶的专一性? 课堂探究三: 细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同?
■■■■☐核心素养专练 1.下列有关基因工程的叙述，错误的是( A基因工程产生的变异属于基因突变 B最常用的载体是质拉 C,工具酶主要有限制性内切核酸裤和DNA连接酶 D.该技术人为地增加了生物变异的范围，实现了物种间遗传物质的交换 2在 工程操作过程中，DNA连接酶的作用是( 将任意两个DNA片段连接起来 B将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来包括DNA片段和碱基对之间的氢健 C连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键 D只连接其有相同盘性末端的DNA片段碱基对之间的氢排 3.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 种颗粒状细胞器 B.质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，能自我复制的环状双链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.基因工程中常用的载体除了质粒外还有核DNA、动植物毒以及噬莆体 4.如图所示为限制酶BamH I、EcoR I、Hind以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种 限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA 可以互补黏合的限制酶及其正确 互补序列为() GATCC TTC- -A AGCTT--AGATCT- -CCTAGG--CTTAAG--TTCGAA--TCTAGA- A.BamH I和EcoR I:末端互补序列为-AATT B.BamH I和Hind亚末端互补序列为一GATC C.EcoR I和Hid:末端互补序列为一AATT- D.BamHI和BgL:末端互补序列为GATC 5.关于下图所示黏性末端的叙述，正确的是( -A--T-T-A-A① T-C-C-A② A-A- G-③ A①与③是由相同限制酶切割产生的 B.DNA连接酶可催化O与③的连接 C.经酶切形成④需要脱去2分子水 D.DNA连接酸与DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端 6.下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述.正确的是( A用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口有2个磷酸二酯雄被断开 B限制酶识别序列越短，则该序列在D八A中出现的概率就越大 C序列 CATG -GGATCC 被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D.T4DNA连接酶和E.coliDNA连接酶都能催化平末端和黏性末瑞的连接 7某细菌质粒上有标记基因（如图所示），通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否 转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基
核心素养专练 1.下列有关基因工程的叙述,错误的是( ) A.基因工程产生的变异属于基因突变 B.最常用的载体是质粒 C.工具酶主要有限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶 D.该技术人为地增加了生物变异的范围,实现了物种间遗传物质的交换 2.在基因工程操作过程中,DNA 连接酶的作用是( ) A.将任意两个 DNA 片段连接起来 B.将具有相同黏性末端的 DNA 片段连接起来,包括 DNA 片段和碱基对之间的氢键 C.连接具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段,即形成磷酸二酯键 D.只连接具有相同黏性末端的 DNA 片段碱基对之间的氢键 3.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.质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 之外,能自我复制的环状双链 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.基因工程中常用的载体除了质粒外,还有核 DNA、动植物病毒以及噬菌体 4.如图所示为限制酶 BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及 BglⅡ的识别序列,箭头表示每一种 限制酶的特定切割位点,切割出来的 DNA 片段末端可以互补黏合的限制酶及其正确的末端 互补序列为( ) A.BamHⅠ和 EcoRⅠ;末端互补序列为—AATT— B.BamHⅠ和 HindⅢ;末端互补序列为—GATC— C.EcoRⅠ和 HindⅢ;末端互补序列为—AATT— D.BamHⅠ和 BglⅡ;末端互补序列为—GATC— 5.关于下图所示黏性末端的叙述,正确的是( ) ① ② ③ ④ 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 6.下列有关限制酶和 DNA 连接酶的叙述,正确的是( ) A.用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口,有 2 个磷酸二酯键被断开 B.限制酶识别序列越短,则该序列在 DNA 中出现的概率就越大 C.序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D.T4 DNA 连接酶和 E.coli DNA 连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接 7.某细菌质粒上有标记基因(如图所示),通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否 转入成功。外源基因插入的位置不同,细菌在培养基上的生长情况也不同,如图所示是外源基
因插入位置（插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组 后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的 细菌在含四环素的培养基上的生 生长状况 长状况 能生长 能生长 能生长 不能生长 不能生长 能生长 A.①是c:②是b,③是a B.①是a和b:②是a:③是b C.①是a和b:②是b:③是 D①总c②是a③是b 8下列说法不正确的有 ①限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的②DNA连接酶都是从原核生物中分离 得到的③所有限制酶识别的核苷酸序列均由6个核苷酸组成④不同限制酶切割DNA的 位点不同⑤有的质粒是单链DNA A.①②④⑤ B①②③6 D.①3④6 9.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中a表示标记基因.b表示胰岛素基因E:表示 某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因，后用DNA连接酶连接切 害割后的质粒和胰岛素基因.下列选项中不可能出现的是( 10.(多选)伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DN 分子。下列相关叙述正确的是( A不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端 B.DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯健 C.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性 末 D.限制酶和DNA连接醇的作用部位不同
因插入位置(插入点有 a、b、c)示意图,请根据表中提供的细菌生长情况,推测①②③三种重组 后细菌的外源基因插入点,正确的一组是( ) 插入 点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的 生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生 长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 A.①是 c;②是 b;③是 a B.①是 a 和 b;②是 a;③是 b C.①是 a 和 b;②是 b;③是 a D.①是 c;②是 a;③是 b 8.下列说法不正确的有( ) ①限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的 ②DNA 连接酶都是从原核生物中分离 得到的 ③所有限制酶识别的核苷酸序列均由 6 个核苷酸组成 ④不同限制酶切割 DNA 的 位点不同 ⑤有的质粒是单链 DNA A.①②④⑤ B.①②③⑤ C.②③④⑤ D.①③④⑤ 9.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因,其中 a 表示标记基因,b 表示胰岛素基因,E1 表示 某限制酶的酶切位点,现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因,后用 DNA 连接酶连接切 割后的质粒和胰岛素基因,下列选项中不可能出现的是( ) A B C D 10.(多选)伯格首先在体外进行了 DNA 改造的研究,成功地构建了第一个体外重组 DNA 分子。下列相关叙述正确的是( ) A.不同的 DNA 分子必须用同一种限制酶切割,才能产生相同的黏性末端 B.DNA 连接酶、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键 C.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时,产生的是黏性 末端 D.限制酶和 DNA 连接酶的作用部位不同
11.(多选)如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶EcoR】、BamH I的酶切位 点，P为转录的启动部位。己知目的基因的两端均有EcoR I、BamH I的酶切位点，受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( EcoR I BamH A将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR I酶切，在DNA连接酶作用下，由两个 DNA片段之间连接形成的产物有三种 4连接酶的作用是将酶切后得到的黏性未端连接起米形成一个重组质粒时无 酯键 C.为了防止目的基因和质粒自身环化酶切时可选用的酶是EcoR I和BamH I D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 12.(多选)作为基因的运输工具一载体必须只条的条件之一及理由是() A能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因 B,具有多 限制酶切割位点，以便于目的基因的表达 C.具有某些标记基因，便于重组DNA分子的筛选 D.对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择 13.根据基因工程的有关知识回答下列问题： (L)限制酶切制DNA分子后产生的DNA片段，其末端类型通常有 和 (2)质粒载体用限制酶X《识别的序列由6个核苷酸组成)切割后产生的片段如下 AATTC…G GCTTAA 该酸识别的序列为 切到的部位是 (3)为使切割后的载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，还 可用限制酶Y切制，两种酶共同的特点是」 (4)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类即 DNA连接酶和 DNA连接酶，其中后者只能连接一种末瑞。 5)基因工程中除质粒外 也可作为载体 14基因工程所用的质粒载体主要是以天然细南质拉的冬种元件为基础重新组建的人工 质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图 所示。请据图回答问题 EcoR I BamH Amp BR322 Ter 复创原点 图 图二 图三
11.(多选)如图为某种质粒的简图,小箭头所指分别为限制酶 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位 点,P 为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( ) A.将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoRⅠ酶切,在 DNA 连接酶作用下,由两个 DNA 片段之间连接形成的产物有三种 B.DNA 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来,形成一个重组质粒时形成两 个磷酸二酯键 C.为了防止目的基因和质粒自身环化,酶切时可选用的酶是 EcoRⅠ和 BamHⅠ D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 12.(多选)作为基因的运输工具——载体,必须具备的条件之一及理由是( ) A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制,以便提供大量的目的基因 B.具有多个限制酶切割位点,以便于目的基因的表达 C.具有某些标记基因,便于重组 DNA 分子的筛选 D.对宿主细胞无伤害,以便于重组 DNA 的鉴定和选择 13.根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)限制酶切割 DNA 分子后产生的 DNA 片段,其末端类型通常有 和 。 (2)质粒载体用限制酶 X(识别的序列由 6 个核苷酸组成)切割后产生的片段如下: AATTC……G G……CTTAA 该酶识别的序列为 ,切割的部位是 。 (3)为使切割后的载体与目的基因相连,含有目的基因的 DNA 除可用限制酶 X 切割外,还 可用限制酶 Y 切割,两种酶共同的特点是 。 (4)按其来源不同,基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类,即 DNA 连接酶和 DNA 连接酶,其中后者只能连接一种末端。 (5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为载体。 14.基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工 质粒,pBR322 质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如图一所示。请据图回答问题: 图一 图二 图三
(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便 2)pBR322分子中有单个EcoR I限制酶作用位点，EcoR I只能识别序列-GAAT 只能在G和A之间切制。若在某目的基因的两侧各有1个EoRI的切点，请画出目的基因 两侧被限制酶EcoR「切割后所形成的黏性末瑞。 (3)pBR322分子中另有单个的BamH I限制酶作用位点，现将经BamH I处理后的质粒与 用另一种限制酶BgⅡ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶作用恢复」 健，成功 获得了重组质粒，说 明 (4为了检测(3)中重组质粒是否导入原本无 1m 「和Te的大肠杆菌，将大肠杆菌在含 苄青素的培养基上 培养得到如图 所示的 再将灭菌绒布按到培养基上 使绒布面 上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三所示的结果（空圈表示与图二 对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现 为 一图三结果显示，多数大肠杆菌导入的 15.某一质粒载体如图所示，外源DNA插入Amp或Ter中会导致相应的基因失活(Amp 表示氨苄青霉素抗性基因，Ter表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH I酶切后 与用BamH I酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直 接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化了。被转化的大肠杆菌有三种，分别 是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下 列问顺 复制原。 (1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有」 (答出两点即可)。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的 和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因 并日 动 的细胞也是不能区分的，其原因是。 在 上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆茵菌落，还需使用含有 的培养基。 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料米 ■☐☐参考答案 自主预习
(1)构建人工质粒时要有抗性基因,以便 于 。 (2)pBR322 分子中有单个 EcoRⅠ限制酶作用位点,EcoRⅠ只能识别序列-GAATTC-,并且 只能在 G 和 A 之间切割。若在某目的基因的两侧各有 1 个 EcoRⅠ的切点,请画出目的基因 两侧被限制酶 EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。 (3)pBR322 分子中另有单个的 BamHⅠ限制酶作用位点,现将经 BamHⅠ处理后的质粒与 用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因,通过DNA连接酶作用恢复 键,成功 获得了重组质粒,说 明 。 (4)为了检测(3)中重组质粒是否导入原本无 Ampr和 Tetr的大肠杆菌,将大肠杆菌在含氨 苄青霉素的培养基上培养,得到如图二所示的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾 上菌落,然后将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图三所示的结果(空圈表示与图二 对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现 为 ,图三结果显示,多数大肠杆菌导入的 是 。 15.某一质粒载体如图所示,外源 DNA 插入 Ampr或 Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr 表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamHⅠ酶切后, 与用 BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入 DNA 连接酶进行连接反应,用得到的混合物直 接转化大肠杆菌,结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化了。被转化的大肠杆菌有三种,分别 是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下 列问题: (1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 (答出两点即可)。而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的 和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因 是 ;并且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是 。在 上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌菌落,还需使用含有 的培养基。 (3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其 DNA 复制所需的原料来 自 。 参考答案 自主预习
一、2.转基因3.遗传特性生物类型生物产品4.DNA分子 二、1()原核生物(2)核苷酸序列磷酸二酯键(36黏性末端或平 2()磷酸二酯健(2)大肠杆菌T4噬菌体黏性 黏性可 3.(I)质粒真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA自我复制环状双链DNA(2)I 限制酶切割Ⅱ，自我复制整合到受体DNAⅢ标记基因重组DNA分子 (3)噬菌体、动植物病毒 课堂探究 “、1 u 黏性末端 旺 平未蜀 不同不同专一 2.原核细胞容易受到外源DNA的入侵。原核细胞中的限制酶能够切制入侵的外源DNA 而保护自身。原核细胞中的限制酶不会切割自己的DNA分子，因为限制酶具有专一性或自己 的DNA分子已被修饰而不被识别， 二、1磷酸二酯键磷酸二酯键目的基因切制载体 2.磷酸二酯键不需要需要两个DNA片段单个核苷酸DNA片段DNA分子 基因工程DNA复制 3.限制性内切核酸酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定 部位的磷酸二酯键断开，体现了酶的专 一性 E.coli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的 DNA片段连接起来，对末端的碱基序列没有要求，T4DNA连接酶既可以连接双链DNA片段 互补的黏性末端，又可以连接双链DNA片段的平末端，对末端的碱基序列没有要求，因此DNA 连接酶的作用没有体现酶的专一性。 三、《1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白历：基因工程中的载体可能是物质 如质粒(DNA,也可能是生物，如动植物病毒等 2)功能不同细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞基因工程中的载休 是一种“分子运输车”，功能是把目的基因送入受体细胞。 核心素养专练 1-5 ACBDB 69 BABC 10 BC 11 AC 12 AC 131)盘性末端平末端2 GAATTC -CTTAAG- G和A之间的磷酸二酯键(3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同 (4)T4E.co(5)噬菌体动植物病毒 14.(I)重组DNA分子的饰选 (2)如图所示 目的基因 -G AATTC -CTTAA G-. -CTTAA G ()磷酸二酯两种限制酶(BamH【和BglI)切制得到的黏性未端相同 (4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素既能抗氨苄青霉素，又能抗四环素的pBR322质粒
一、2.转基因 3.遗传特性 生物类型 生物产品 4.DNA 分子 二、1.(1)原核生物 (2)核苷酸序列 磷酸二酯键 (3)6 黏性末端或平 2.(1)磷酸二酯键 (2)大肠杆菌 T4 噬菌体 黏性 黏性 平 3.(1)质粒 真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 自我复制 环状双链 DNA (2)Ⅰ. 限制酶切割 Ⅱ.自我复制 整合到受体 DNA Ⅲ.标记基因 重组 DNA 分子 (3)噬菌体、动植物病毒 课堂探究 一、1. 不同 不同 专一 2.原核细胞容易受到外源 DNA 的入侵。原核细胞中的限制酶能够切割入侵的外源 DNA 而保护自身。原核细胞中的限制酶不会切割自己的 DNA 分子,因为限制酶具有专一性或自己 的 DNA 分子已被修饰而不被识别。 二、1.磷酸二酯键 磷酸二酯键 目的基因 切割载体 2.磷酸二酯键 不需要 需要 两个 DNA 片段 单个核苷酸 DNA 片段 DNA 分子 基因工程 DNA 复制 3.限制性内切核酸酶能够识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定 部位的磷酸二酯键断开,体现了酶的专一性。E.coli DNA 连接酶能将具有互补黏性末端的 DNA 片段连接起来,对末端的碱基序列没有要求;T4 DNA 连接酶既可以连接双链 DNA 片段 互补的黏性末端,又可以连接双链DNA片段的平末端,对末端的碱基序列没有要求,因此DNA 连接酶的作用没有体现酶的专一性。 三、(1)化学本质不同:细胞膜上的载体化学成分是蛋白质;基因工程中的载体可能是物质, 如质粒(DNA),也可能是生物,如动植物病毒等。 (2)功能不同:细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞;基因工程中的载体 是一种“分子运输车”,功能是把目的基因送入受体细胞。 核心素养专练 1—5 ACBDB 6—9 BABC 10.BC 11.AC 12.AC 13.(1)黏性末端 平末端 (2)—GAATTC— —CTTAAG— G 和 A 之间的磷酸二酯键 (3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同 (4)T4 E.coli (5)噬菌体 动植物病毒 14.(1)重组 DNA 分子的筛选 (2)如图所示 目的基因 -G AATTC-……-G AATTC- -CTTAA G-……-CTTAA G- (3)磷酸二酯 两种限制酶(BamHⅠ和 BglⅡ)切割得到的黏性末端相同 (4)能抗氨苄青霉素,但不能抗四环素 既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素的 pBR322 质粒
【解析】(1)质粒作为基因进入受体细胞的载体的条件之一是要有标记基因，以便于重组 DNA分子的第洗。(2)同一种限制切别DNA分子产生的性末端相同图贝签鉴。(3)DNA 连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键：而通过DNA连接酶作用能将两个DNA分子片 段连接，表明经两种限制酶(BamH I和Bgl)切割得到的DNA片 段，其黏性 末端相同。(4)由 题意知：由于图三空圈相对应的大肠杆茵能在含氦苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四斯 素的培养基上生长故可推知与图三空围抽对应的图二中的苗落能抗氛苄青驾素但不能抗四 环素。由图二、图三结果可知多数大肠杆茵都能抗气苄寺露去和四环素而经限制酶BmH 【作用后，标记基国T被破坏，故导入目的基国的大肠杆菌不能抗四环素，图三结果显示，多 数大肠杆菌号 入的是既能抗苄青霉素，又能抗四环素的pBR322质粒，而不 是重组质粒（重细 质粒的四环素抗性基因被切断)。 15.(1)能自我复制、具有特殊的标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培 养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒（或含有重组质粒）二 者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素 【解析】)质粒作 ()受体细 为载体，应具备的基本 制酶切 割位点，供外 DNA片段（基国）入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色份 DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氯 苄青霉素选行筛选，其中未被转化的大肠杆茵和仅含环状目的基因的大肠杆茵，国不舍氨苄青 露素抗性基因而都不能在此培养基上存活二者不能区分。含有盾拉载体的大肠杆菌和会有 插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有苄青素抗性基国，都能在此培养基上存 活，二者也不能区分 ,若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进 一步筛选出来 需要使用含有四环素的培养基。(3)某些蓝茵体经改造后作为裁体，导入受体细胞后，其DNA 复制所需的原料来自受体细胞。 学案设计（二） ■■■学习目标 1简述基因工程的概念及目的。 2.掌握基因工程操作的三种工具（限制酶，DNA连接酶，载体），及各工具的特点和用途 3锻炼自己动手制作模型的能力。 ■■■■自主预习 一、基因工程的概念 1.基因工程是指按照 ,通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造 出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在_ 水平上进行设计 和施工的，因此又叫作 2.基因工程的操作水平 原理基因重组：优点：打破生殖隔离，定向改造生 物性状。 二、重组DNA技术的基本工具 一分子手术刀 一限制性内切核酸酶 1来源主要是从 分离纯化出来的。 2,功能能够识别双链DNA分 苷酸序列，并且使每一条链中 位的两个核苷酸之间的 断开，因此具有特异性。大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸组成。 3经限制酶切割产生的DNA片段末端一般有两种形式」 和
【解析】(1)质粒作为基因进入受体细胞的载体的条件之一是要有标记基因,以便于重组 DNA 分子的筛选。(2)同一种限制酶切割 DNA 分子产生的黏性末端相同,图见答案。(3)DNA 连接酶催化两个 DNA 片段形成磷酸二酯键;而通过 DNA 连接酶作用能将两个 DNA 分子片 段连接,表明经两种限制酶(BamHⅠ和 BglⅡ)切割得到的 DNA 片段,其黏性末端相同。(4)由 题意知:由于图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长,而不能在含四环 素的培养基上生长,故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素,但不能抗四 环素。由图二、图三结果可知,多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素和四环素,而经限制酶 BamH Ⅰ作用后,标记基因 Tetr被破坏,故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素,图三结果显示,多 数大肠杆菌导入的是既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素的 pBR322 质粒,而不是重组质粒(重组 质粒的四环素抗性基因被切断)。 15.(1)能自我复制、具有特殊的标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培 养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二 者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞 【解析】(1)质粒作为载体,应具备的基本条件有:有一个至多个限制酶切割位点,供外源 DNA 片段(基因)插入其中;在受体细胞中能自我复制,或能整合到染色体 DNA 上,随染色体 DNA 进行同步复制;有特殊的标记基因,供重组 DNA 的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨 苄青霉素进行筛选,其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌,因不含氨苄青 霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活,二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有 插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因,都能在此培养基上存 活,二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来,还 需要使用含有四环素的培养基。(3)某些噬菌体经改造后作为载体,导入受体细胞后,其 DNA 复制所需的原料来自受体细胞。 学案设计(二) 学习目标 1.简述基因工程的概念及目的。 2.掌握基因工程操作的三种工具(限制酶,DNA 连接酶,载体),及各工具的特点和用途。 3.锻炼自己动手制作模型的能力。 自主预习 一、基因工程的概念 1.基因工程是指按照 ,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造 出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 水平上进行设计 和施工的,因此又叫作 。 2.基因工程的操作水平: ;原理:基因重组;优点:打破生殖隔离,定向改造生 物性状。 二、重组 DNA 技术的基本工具 (一)“分子手术刀”——限制性内切核酸酶 1.来源:主要是从 中分离纯化出来的。 2.功能:能够识别双链 DNA 分子的 核苷酸序列,并且使每一条链中 部 位的两个核苷酸之间的 断开,因此具有特异性。大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸组成。 3.经限制酶切割产生的 DNA 片段末端一般有两种形式: 和
【思考】1.不同限制酶识别的序列是否相同？ 2.GA之间的缺口代表哪种化学键？两条链中间断开的是哪种化学键？ (二)“分子缝合针” 一DNA连接酶 1.分类根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从 _中分离得到的，称 为」 类是从 中分离出来的，称为 2.两种DNA连接酶的比较 (1)相同点：都缝合 键 (2)区别：E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的 连接起来，而不能将双 链DNA片段 进行连接：而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补 又可以缝合”双链DNA片段的 。但连接平末端的效率相对 (三)“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体 1.基因工程中使用的载体有： 和 竿。其中最常用的 的 并具有 能力的 3.载体具备的条件 1) 2 ■■■课堂探究 课堂探究一： 1不同生物的基因为什么能够拼接？ 2.目的基因为什么能在受体细胞中表达 课堂探究 1.下列所示的末端至少是由几种限制酶作用产生的( ①AATIC-- ②AATTG G ③CTA ④TAG GAT- -ATC A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 2已知限制酶1的识别序列和切点是-ATCC-,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是'6 AT (I)则能被限制醇I切割的DNA _(填“能”或“不能)被限制南Ⅱ切割 (2)能被限制薛Ⅱ切割的DNA (填“能不能”或“不一定能”被限制酶I切 割。 课堂探究三
【思考】1.不同限制酶识别的序列是否相同? 2. GA 之间的缺口代表哪种化学键?两条链中间断开的是哪种化学键? (二)“分子缝合针”—— DNA 连接酶 1.分类:根据酶的来源不同,可分为两类:一类是从 中分离得到的,称 为 ;另一类是从 中分离出来的,称为 。 2.两种 DNA 连接酶的比较: (1)相同点:都缝合 键。 (2)区别:E.coliDNA 连接酶只能将双链 DNA 片段互补的 连接起来,而不能将双 链 DNA 片段 进行连接;而 T4 DNA 连接酶既可以“缝合”双链 DNA 片段互补 的 ,又可以“缝合”双链 DNA 片段的 。但连接平末端的效率相对 较 。 (三)“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体 1. 基因工程中使用的载体有: 、 和 等。其中最常用的 是 。 2.质粒:是一种 的、 、 , 并具有 能力的 。 3. 载体具备的条件: (1) (2) (3) 课堂探究 课堂探究一: 1.不同生物的基因为什么能够拼接? 2.目的基因为什么能在受体细胞中表达? 课堂探究二: 1.下列所示的末端至少是由几种限制酶作用产生的( ) ①AATTC— ②AATTG— G— C— ③CTA— ④—TAG GAT— —ATC A.1 种 B.2 种 C.3 种 D.4 种 2.已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是— ATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是 ATC—。 (1)则能被限制酶 I 切割的 DNA, (填“能”或“不能”)被限制酶Ⅱ切割; (2)能被限制酶Ⅱ切割的 DNA, (填“能”“不能”或“不一定能”)被限制酶Ⅰ切 割。 课堂探究三:
限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、解旋酶的比较 作用部作用结 名称 想出陈 NA连接 NA聚 NA聚合 解旋酶 课堂探究四 1.限制酶切割时注意哪些问题？ 2.图甲是含有目的基因的外源DNA片段，图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒 (阴影部分表示抗生素抗性基因)，相关限制酶的作用部位如图所示，现欲培养转基因抗病植株 回答下列问题： Pal Smal Pat1 a抗病系因oRI图甲 图乙 ()上述操作中不宜选用SaI,原因是SaI会破坏 和 2)在基因工程的操作中.不宜选用EcoR I,原因是用EcoR I切制外源DNA片段 后 ■■■■核心素养专练 1.下图为DNA分子的片段，其中①②分别表示酶的作用部位，则相应的酶依次是() A解旋酶、限制酶B.解旋酶、解旋酶 C限制酶、解旋酶 D.限制酶、限制酶 2下列关于DNA连接原的作用的叙述正确的是 A将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯陆 B将断开的两个DNA片段连接起来，重新形成磷酸二酯键 C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键 D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来 3.下列有关下图所示的黏性末端的说法，错误的是( AATTE AATTC亚 A甲、乙黏性末瑞是由不同的限制酶切制而成的 B.甲、乙黏性末端可形成重组DNA分子
限制酶、DNA 连接酶、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、解旋酶的比较 名称 作用部 位 作用结 果 限制酶 DNA 连接 酶 DNA 聚合 酶 RNA 聚合 酶 解旋酶 课堂探究四: 1.限制酶切割时注意哪些问题? 2.图甲是含有目的基因的外源 DNA 片段,图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒 (阴影部分表示抗生素抗性基因),相关限制酶的作用部位如图所示,现欲培养转基因抗病植株, 回答下列问题: 图甲 图乙 (1)上述操作中不宜选用 Sma Ⅰ,原因是 Sma Ⅰ会破坏 和 。 (2)在基因工程的操作中,不宜选用 EcoR Ⅰ,原因是用 EcoR Ⅰ切割外源 DNA 片段 后, 。 核心素养专练 1.下图为 DNA 分子的片段,其中①②分别表示酶的作用部位,则相应的酶依次是( ) A.解旋酶、限制酶 B.解旋酶、解旋酶 C.限制酶、解旋酶 D.限制酶、限制酶 2.下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述,正确的是( ) A.将单个核苷酸加到某 DNA 片段末端,形成磷酸二酯键 B.将断开的两个 DNA 片段连接起来,重新形成磷酸二酯键 C.连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键 D.只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来 3.下列有关下图所示的黏性末端的说法,错误的是( ) 甲 乙 A.甲、乙黏性末端是由不同的限制酶切割而成的 B.甲、乙黏性末端可形成重组 DNA 分子