高中 人教版 选修3 DNA重组技术的基本工具 课件 (50张)

提示 不一定。切割目的基因和载体时，通常用同 一种限制酶，以产生相同的黏性末端或平末端。在满足 一定条件时也可用不同种限制酶，可避免具有相同末端 的目的基因或质粒DNA发生自身环化，或目的基因和质 粒DNA之间发生反向连接。
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课堂深度拓展
考点一 基因工程中的工具酶
1．与DNA分子有关的酶
比较 项目w
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课末随堂演练
1．可以创造出地球上原先不存在的生物的技术是
()
A．无性繁殖
B．克隆
C．基因工程
D．组织培养
答案 C
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解析 基因工程最突出的优点是打破了常规育种难 以突破的物种之间的界限，可以对自然界的基因进行重 组和转移。
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2．下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是 ()
A．将单个核苷酸加到某个DNA片段末端，形成磷 酸二酯键
B．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新 形成磷酸二酯键
C．连接两条DNA链上碱基之间的氢键
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D．只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，而不 能连接平末端
答案 B
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解析 将单个核苷酸加到某个DNA片段末端形成磷 酸二酯键是DNA聚合酶的作用，A项错误；DNA连接酶 的作用是在两个DNA片段之间重新形成磷酸二酯键，将 两个DNA片段连接起来，而不是连接两条DNA单链上 碱基之间的氢键，B项正确，C项错误；有的DNA连接 酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，如T4DNA连接 酶，D项错误。
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思维导引：不同DNA分子用同一种限制酶切割形成 的黏性末端一定是相同的；不同种限制酶切割形成的黏 性末端有可能是相同的。
答案 D
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解析 不同限制酶有不同的识别序列和切割位点， 体现了酶的专一性，A项正确；限制酶2和3的识别序列 分别是CCGCGG和GGATCC，均为6个核苷酸，B项正 确；限制酶1和3分别切割DNA分子后形成的黏性末端相 同，C项正确；3种限制酶均不能识别和切割 RNA序 列，D项错误。
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3．下列四条DNA片段，彼此间具有相同黏性末端 的一组是( )
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
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答案 解析 起来。
D 相同的黏性末端可以通过碱基互补配对连接
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4．质粒是基因工程中最常用的运载体，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 ⑥环状DNA
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要点二 基因工程的基本工具
1．分子手术刀——___限_制__性__核__酸__内_切__酶____ (1)来源：主要来源于_原__核__生__物____。 (2)作用： 识别双链DNA分子的__某__种_特__定__核__苷_酸__序__列___，并使 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。
5．已知某种限制性核酸内切酶在一线性DNA分子 上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA 分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、 c、 d四种 不 同长 度 的 DNA 片段 。 现有 多 个上 述 线 性 DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被 该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性
常用 类型 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 功能
_____大__肠__杆_菌_ 连接黏性末端
T4噬菌体 连接___平__末_端__或__黏__性__末_端____
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯 键
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3．分子运输车——__载__体___ (1)种类：___质__粒__、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 等。 (2)作用：将目的基因送到宿主细胞中，并进行大量 __复__制___。
DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A．3
B．4
C．9
() D．12
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答案 C 解析 这道题目可以转化为单纯的数学题。每个 DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，所以可以 切得的DNA片段种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、 abc、bcd 9种。
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6．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物 称为转基因动物。运用这一技术能使羊奶中含有人体蛋 白质，如图表示这一技术的基本过程。在该工程中所用 的基因“分子手术刀”能识别的序列和切点是— G↓GATCC—，请回答下列问题：
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课前教材预案
要点一 基因工程的概念
1 ． 基因工程的别名 ________D_N_A__重__组技术
对 概 念 操作环境
生物体外
的理解 操作对象
_______ 基因
操作水平
_______D__N_A水分平子
目的
创造出更符合人们需要的新的 ______生_物__类__型__和__生_物__产__品_
限制酶
作用 双链DNA
底物 分子
DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
双链DNA分 子片段
脱氧核苷酸
双链DNA 分子
作用 部位
磷酸二酯 键
磷酸二酯键
磷酸二酯键
碱基对之 间的氢键
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比较项目 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用特点
在特定核苷
酸序列的特 定位点切割
连接被切割
开的双链 DNA片段， 没有特异性
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2．基因工程的诞生 (1)理论基础 ①_D_N__A__是遗传物质的证明。 ②DNA双螺旋结构和__中__心__法__则___的确立。 ③遗传密码的破译：
所有生物共用一套__遗__传__密__码___。
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(2)技术支持 ① 基 因 转 移 载 体 的 发 现 ： 质 粒 有 __自__我__复__制___ 能 力，并且可以在细菌细胞间转移。 ②工具酶的发现：陆续发现了多种限制酶、连接酶 以及逆转录酶。 ③DNA合成和测序技术、体外重组技术的实现。 ④重组DNA表达实验的成功。
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(1) 从 羊 染 色 体 中 “ 剪 下 ” 羊 蛋 白 质 基 因 的 酶 是 ________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞 染色体中时需要的酶是____________。
(2)请在图中画出质粒被切割形成黏性末端的过程 图：
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(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体 内，是因为___________________________________。
限制酶1：——↓GATC—— 限制酶2：——CCGC↓GG—— 限制酶3：——G↓GATCC——
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A．不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点， 体现了酶的专一性
B．限制酶2和3识别的序列都包含6个核苷酸 C．限制酶1和3切出的黏性末端相同 D．能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列 的酶只有限制酶2
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【变式2】 作为基因的运输工具——运载体，下列有 关其必须具备的条件之一及理由正确的是( )
A．能够复制，以便目的基因复制 B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达 C．具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合 D．对宿主细胞无害，以便于重组DNA的鉴定和选 择
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答案 A 解析 能够复制，以便目的基因复制，A项正确； 具有多个限制酶切点，以便于目的基因的插入，B项错 误；具有某些标记基因，供重组质粒的鉴定和选择，C 项错误；对宿主细胞无害，以便于重组质粒的稳定存 在，D项错误。
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【变式1】 下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是
()
①催化具有相同黏性末端的DNA片段之间的连接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之间的连接 ③催
化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 ④催化DNA分
子两条链上的脱氧核糖与磷酸间磷酸二酯键的形成
A．①③
B．②④
C．②③
D．①④
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答案 D 解析 DNA连接酶催化具有相同黏性末端的DNA片 段 之 间 的 连 接 ， ① 正 确 ， ② 错 误 ； DNA 连 接 酶 催 化 DNA分子两条链上的脱氧核糖与磷酸间磷酸二酯键的形 成，而不是氢键，③错误，④正确。
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(3)特点：___专_一__性___，即识别特定核苷酸序列并在 特定的位点切割。
(4) 结 果 ： 沿 识 别 序 列 中 心 轴 线 两 侧 将 DNA 的 两 条 链分别切开产生___黏__性_末__端___，沿识别序列中心轴线处 切开产生__平__末__端___。
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2．分子缝合针——__D_N__A_连__接_酶___
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(2)限制酶的识别序列与被其切割的DNA序列是不同 的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷 酸组成；后者是双链序列。
(3)判断黏性末端是否由同一种限制酶切割形成的方 法是：将黏性末端旋转180°，观察结构是否完全相同。
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【例题1】 下图是3种限制性核酸内切酶对DNA分 子的识别序列和切割位点的示意图(箭头表示切点，切 出的末端为黏性末端)。下列叙述错误的是．①④⑥
C．①③⑥⑦
D．②③⑥⑦
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答案 C 解析 质粒必须能自主复制，以保证能在宿主细胞 中稳定存在并复制，①正确，②错误；③质粒为小型环 状DNA分子，③⑥正确，④⑤错误；质粒必须能“友 好”地“借居”，以便于目的基因的稳定存在和复制， ⑦正确。
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需要模板和 引物
—
作用结果
将DNA切
成两个具有 相同黏性末 端或平末端
重组DNA分 子
的片段
将单个脱氧
核苷酸依次
连接到引物 的3′端，形 成新的DNA 分子
将双链 DNA分 子局部
解开形
成两条 单链
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2．限制性核酸内切酶作用图解
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限制酶切割注意事项 (1)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末 端都相同；同一个DNA分子用不同限制酶切割，产生的 黏性末端一般不相同。另外，不同限制酶切割形成的黏 性末端，若互补，则可以相互配对。
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(3)作用条件：能在宿主细胞内稳定保存并大量复 制 ； 有 一 个 至 多 个 ____限__制__性__核_酸__内__切__酶__切_割__位__点___ ， 以 便与外源基因连接；具有某些特殊的__标__记__基__因___，以 便进行筛选。
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思考：切割目的基因和载体时，只能用同一种限 制酶吗？为什么？
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专题1
基因工程
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1.1 DNA重组技术的基本工具
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[学习要求] 1.了解基因工程的概念、诞生和发展。 2.掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用。3.理解 作为基因工程的载体应具备的条件。
目 录
Contents
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课前 教材预案 课堂 深度拓展 课末 随堂演练 课后 限时作业
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思维导引： 质粒基本特征、本质 ―→ 天然质粒的特点 ―→ 作出判断 答案 C
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解析 质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色 体DNA上，如果宿主细胞是细菌细胞，其细胞内无染色 体，则不需要整合；质粒是独立于细菌拟核之外的小型 环状DNA分子，不是细胞器；基因工程中使用的质粒都 是经过人工改造的，如添加多个限制酶的切割位点；质 粒是DNA分子，碱基数量的关系为A＋G＝T＋C。
解析 在基因工程中用到的工具酶有限制酶和DNA 连接酶。在对载体和目的基因进行切割时，一般要用同 一种限制酶，才能切出相同的黏性末端。当插入目的基 因时，常用DNA连接酶使二者之间形成磷酸二酯键而连 接起来。
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考点二 基因工程中的载体
1．作为载体的条件 不是所有的质粒都可以作为载体，符合下述三个条 件才可以成为载体：①能在宿主细胞中稳定保存并大量 复制；②有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，以 便与外源基因连接；③具有特殊的标记基因，便于筛 选。
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2．标记基因的筛选原理 (1)载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基 因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。 (2)将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞， 抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生 抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导 入了基因表达载体的受体细胞。如下图：
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3．载体的作用 (1)作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 (2)利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
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【例题2】 质粒是基因工程最常用的载体，下列关 于质粒的说法中正确的是( )
A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上 B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器 C．基因工程操作中的质粒一般都是经过人工改造 的 D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C