基因工程的工具

第一章基因工程

第一节基因工程概述

基因工程的诞生和发展和基因工程的工具

学习目标

⑴简述基因工程的概念含义

⑵简述基因工程诞生历程

⑶认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新

⑷简述基因工程的原理

⑸说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点

课前导学

一、基因工程的诞生和发展

1．理论基础

(1)艾弗里：证明了。

(2)沃森和克里克：阐明了。

(3)尼伦贝格等破译了。

2．工具基础

(1)酶：和、逆转录酶。(2)载体：等。

3．发展

(1)1973～1976年为。(2)1977～1981年为。

(3)1982年以后为。

4．诞生：科恩等将两种不同来源的DNA分子进行，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了改造生物的新技术——基因工程。

1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

(1)功能：只能特定的核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链特定部位的之间的断开，从而切割DNA分子。

(2)作用结果

①产生黏性末端：通过错位切，在两条链的部位切割形成。

②产生平口末端：通过平切，在两条链的部位切割形成。

2．DNA连接酶——“分子针线”

(1)功能：把DNA分子这把“梯子”的扶手连接起来。

(2)结果：用限制性核酸内切酶切割质粒和外源DNA分子，并通过的连接，形成______________分子。

3．载体——运载工具

(1)功能：将导入受体细胞。

(2)种类：质粒、以及一些。

(3)质粒：来自于细胞中的一种很小的分子，是最早应用的载体。

质疑探究

1．切断和形成磷酸二酯键的酶分别有哪些？

2．原核生物中限制酶有何意义？细菌是如何防止自身DNA被限制酶降解？

3．在基因工程中，为什么要用同一种限制性核酸内切酶（如EcoRⅠ）切割两种DNA分子呢？P12实践中的图示切割后的片段可以连接成几种DNA分子？

4．从结构上分析为什么不同生物的DNA能够重组？

5．不同限制酶切割产生的黏性末端一定不同吗？

6．要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？

7．作为载体应具备什么条件？

8．天然的质粒都可以直接用做基因工程载体吗？为什么？

例题精讲

1．最早创立基因工程技术的科学家是

A．沃森和克里克B．帕米特C．科恩D．穆里斯

2．科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是

( )

A．定向提取生物体的DNA分子B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”

C．在生物体外对DNA分子进行改造D．定向地改造生物的遗传性状

3．下列关于限制酶的说法正确的是

A．限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少

B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C．不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端

D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键

4．下图所示是限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切

点是

A．CTTAAG，切点在C和T之间

B．CTTAAG，切点在G和A之间

C．GAA TTC，切点在G和A之间

D．GAA TTC，切点在C和T之间

5．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指

A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶

B．噬菌体、质粒、DNA连接酶

C．限制性核酸内切酶、RNA连接酶、质粒

D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、质粒

6．作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是

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．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达

C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件

D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选

7．下图为DNA分子的切割和连接过程。

(1)EcoRI是一种酶，其识别序列是

，切割位点是与

之间的键。切割结果产生的DNA片

段末端形式为。

(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是

酶，此酶的作用是在

之间形成键，而起“缝合”作用的。

还有一种连接平末端的连接酶是。

反馈矫正

1．在基因工程中，切割质粒和含有目的基因的DNA片段，需要使用( ) A．同种限制性核酸内切酶B．两种限制性核酸内切酶

C．同种DNA连接酶D．两种DNA连接酶

2．下列黏性末端中，属于同一种限制性核酸内切酶切割而成的是( )

A．①②B．①③C．①④D．②③

3．要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( )

(1)限制酶(2)连接酶(3)解旋酶(4)还原酶

A、(1)(2)(3)

B、(1)(2)(4)

C、(1)(2)

D、(1)(3)

4．在受体细胞中能检测出目的基因是因为( )

A、目的基因上有标记

B、质粒具有某些标记基因

C、重组质粒能够复制D．以上都不正确

5．质粒是基因工程最常见的载体，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是蛋白质⑤是环状RNA

⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”

A、①③⑤⑦

B、②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦

6．下列各项中，a、b、c、d代表的结构正确的是（）

A．a一质粒RNA B．b一DNA连接酶 C．c一限制性内切酶 D．d-—外源基因

7．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA 聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是