学案4：1.1 DNA重组技术的基本工具

1.1 DNA重组技术的基本工具
学习目标
1.解释基因工程的概念
2.说明三种基本工具的作用
3.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术支持
4.运用所学DNA重组技术的知识模拟制作重组DNA模型
学习重点
DNA重组技术所需的三种基因工具的作用
知识回顾
1、DNA含有指导生物体生命活动的，每个DNA分子包含着成百上千个基因，基因控制着的合成。

研究证实，遗传密码在动物、植物和微生物之间是的。

2、DNA的基本组成单位是，它包含3部分分别
是、、。

在右侧画出由A、T、G、C
四种碱基组成的四种核苷酸组成的DNA分子的平面结构图，并
说出DNA分子结构的特点：
①
②
③
预习导学
一、基因工程概念
1、概念：基因工程又是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外______________和_________________等技术，赋予生物以新的_______________，从而创造出更符合人们需要的新的_______________和________________。

由于基因工程是在_____________________上进行设计和施工的，因此又叫做_____________。

2、理解：操作环境：；操作对象：；操作水平：；基本过程___________________________________________实质：_______________；结果：__________________。

二、DNA重组技术的基本工具
1、“分子手术刀”——__________________________
⑴来源：主要是从________________________________来的。

⑵作用：能够识别双链DNA分子的某种____________________________，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的__________________________断开。

⑶结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：_______________和________。

2、“分子缝合针”——_________________________
⑵作用结果：恢复被______________________切开的两个核苷酸之间的_______________,
拼接成新的DNA分子。

3、“分子运输车”——___________________________________
⑴种类：_______________、____________________、_________________
⑵载体具备的条件
①能够在受体细胞中进行______________，或整合到__________________上，随染色体
DNA进行同步复制。

②有一个或多个___________切割位点，共外源基因插入。

③具有特殊的________________________，共重组DNA的鉴定和选择。

疑难解析
1、比较有关的酶
（1）DNA水解酶：能够将DNA水解成4种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖、四种碱基.
（2）DNA解旋酶：作用的部位是氢键,结果是DNA双螺旋打开，形成DNA单链。

注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。

DNA解旋酶用于DNA分子的复制与杂交。

（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。

用于DNA分子的合成。

（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA片段的缺口。

用于基因表达载体的构建。

⑸限制酶：使双链DNA分子的特定部位的磷酸二酯键断开，用于提取目的基因和切割载
体。

2、DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较
针对性练习
1．下列有关基因工程的叙述，正确的是() A．基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的产物对人类都是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D
．基因工程育种的优点之一是目的性强
2．在基因工程中用来修饰、改造生物基因的工具是()
A．限制酶和水解酶B．限制酶和DNA连接酶
C．限制酶和载体D．DNA连接酶和载体
【解析】选B。

限制酶可以剪切基因，而DNA连接酶可以将剪切的基因修复。

3．下列属于“分子缝合针”的是()
①E·coli DNA连接酶②T4DNA连接酶③DNA聚合酶④解旋酶⑤RNA聚合酶
A．①②③B．①②
C．①②⑤D．②④
4．如图，两个核酸片段在适宜的条件下，经X酶的催化作用，发生下列变化，则X酶是()
A．DNA连接酶B．RNA聚合酶
C．DNA聚合酶D．限制酶
5．除了下列哪一项之外，其余的都是基因工程的载体所必须具备的()
A．能在宿主细胞中复制并保存
B．具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接
C．具有标记基因，便于进行筛选
D．是环状形态的DNA分子
6．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)限制酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有______________和______________。

(2)质粒运载体用Eco RⅠ切割后产生的片段如下：
AA TTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用Eco RⅠ切割外，还可用另一种限制酶切割，该酶必须具有的特点是____________________________________。

(3)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。

(4)基因工程中除质粒外，__________________和__________________也可作为运载体。

参考答案
1．【解析】选D。

基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内进行繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。

但并不是所有的基因产物对人类都有益。

基因工程是分子水平上的生物工程。

2．【解析】选B。

限制酶可以剪切基因，而DNA连接酶可以将剪切的基因修复。

3．【解析】选B。

DNA连接酶属于“分子缝合针”，只有①②是DNA连接酶。

4．【解析】选A。

DNA连接酶的作用是将两个末端的磷酸基团和脱氧核糖连接在一起；RNA聚合酶是在RNA复制或转录过程中，把核糖核苷酸连接在一起；DNA聚合酶是在DNA复制过程中催化脱氧核苷酸的聚合反应；限制酶是在获取目的基因时识别特定的碱基序列，切出黏性末端。

图示为将两个黏性末端的磷酸基团和脱氧核糖连接在一起。

5．【解析】选D。

作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量目的基因。

同时要具有某些标记基因，是为了通过标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行筛选。

载体要具有多个限制酶切割位点，则是为了便于与外源基因连接。

6．【解析】(1)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，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。

(2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应该切出相同的DNA片段末端。

(3)DNA连接酶根据其来源的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coli DNA连接酶，另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。

(4)基因工程中可以作为运载体的除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

【答案】(1)黏性末端平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与Eco RⅠ切割产生的相同
(3)E·coli T4
(4)λ噬菌体的衍生物动植物病毒。