高中生物 專題1.1 DNA重組技術的基本工具課件 新人教版選修3.ppt

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第一章人體的內環(huán)境與穩(wěn)定 專題1基因工程 1 1DNA重組技術的基本工具 專題1基因工程 學習導航 1 了解基因工程的概念 誕生及發(fā)展 2 掌握限制酶及DNA連接酶的作用 重 難點 3 理解載體需具備的條件 重點 專題1基因工程 一 基因工程 DNA重組技術 基因 DNA分子水平 二 限制性核酸內切酶 分子手術刀 1 來源 主要來自于 2 特點 具有專一性 1 識別雙鏈DNA分子的某種 2 切割特定核苷酸序列中的特定位點 3 作用 斷開每一條鏈中 的兩個核苷酸之間的 4 結果 產生 和 原核生物 特定核苷酸序列 特定部位 磷酸二酯鍵 黏性末端 平末端 巧記限制酶有特性 特定 突顯專一性 三 DNA連接酶 分子縫合針 1 大腸桿菌 互補的 黏性末端 噬菌體 黏性末端 平末端 2 作用 形成 3 結果 形成重組DNA分子 四 基因進入受體細胞的載體 分子運輸車 1 作用 將 送入細胞中 2 種類 噬菌體衍生物和動植物病毒等 磷酸二酯鍵 外源基因 質粒 3 限制酶切割位點 標記基因 1 判一判 1 通過基因工程改造成的生物為新物種 2 限制酶和DNA解旋酶的作用部位相同 3 DNA連接酶起作用時不需要模板 2 連一連將基因工程中的有關名詞與其對應內容連線 1 切割位點 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵指的是如圖圓圈中的化學鍵 而限制酶切割的只能是箭頭 所指的化學鍵 因為圈中另一個化學鍵屬于一個核苷酸內部的化學鍵 限制性核酸內切酶 限制酶 作用位點示意圖 2 限制酶切出的黏性末端和平末端的比較 1 黏性末端 限制性核酸內切酶在識別序列的中心軸線兩側將DNA的兩條鏈分別切開時形成的 2 平末端 限制性核酸內切酶在識別序列的中心軸線處切開時形成的 3 限制性核酸內切酶與DNA解旋酶的比較 1 相同點 都作用于DNA分子中的化學鍵 2 不同點 兩者作用部位不同 前者作用于磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵 而后者作用于兩個堿基之間的氫鍵 即上述作用位點示意圖中的箭頭 所指處的氫鍵 4 限制酶切割位點與DNA片段的關系 1 鏈狀DNA分子上有1個酶切位點 用限制酶切割后形成2個DNA片段 如果有2個酶切位點 用限制酶切割后則形成3個DNA片段 依次類推 2 環(huán)狀DNA分子上有1個酶切位點 用限制酶切割后形成一條鏈狀DNA 如果有2個酶切位點 用限制酶切割后形成2個DNA片段 依次類推 特別提醒限制酶作用結果不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同 同一個DNA分子用不同的限制酶切割 產生的黏性末端一般不相同 如果相同 可重新互補配對 2014 山東濟寧高二檢測 下表為常用的限制性核酸內切酶 限制酶 及其識別序列和切割位點 由此推斷以下說法正確的是 注 Y C或T R A或G A 限制酶切割后不一定形成黏性末端B 限制酶的切割位點一定在識別序列的內部C 不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D 一種限制酶一定只能識別一種核苷酸序列 A 解析 由表得知 Hind 能識別4種不同的核苷酸序列 切割后不一定形成黏性末端 D項錯誤 Sau3A 的切割位點在識別序列的外部 B項錯誤 不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端 如BamH 與Sau3A 切割的末端 C項錯誤 限制酶切割后不一定形成黏性末端 也可能是平末端 A項正確 1 表格中哪兩種限制酶切割出來的DNA片段末端可以互補結合 其末端互補序列是什么 2 從表中各限制酶識別序列和切割位點的差異 得出限制酶有何特性 提示 1 BamH 和Sau3A GATC 2 專一性 2 判斷黏性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的方法是 將黏性末端或平末端之一旋轉180 后 看它們是否是完全相同的結構 2014 棗莊高二檢測 現有一長度為1000個堿基對 bp 的DNA分子 用限制性核酸內切酶EcoR 酶切后得到的DNA分子仍是1000bp 用Kpn 單獨酶切得到400bp和600bp兩種長度的DNA分子 用EcoR Kpn 同時酶切后得到200bp和600bp兩種長度的DNA分子 該DNA分子的酶切圖譜正確的是 解析 選D 從題干中 用限制性核酸內切酶EcoR 酶切后得到的DNA分子仍是1000bp 再結合選項中DNA分子的可能酶切圖譜分析可知 此DNA分子是環(huán)狀 故A B排除 同理 從 用Kpn 單獨酶切得到400bp和600bp兩種長度的DNA分子 又可推知圖譜中應有兩個Kpn 酶切位點 故選D DNA連接酶及相關的比較 1 限制酶與DNA連接酶的相互作用 2 幾種工具酶作用特點的比較 連接兩個DNA片段 基因工程 a 限制性核酸內切酶 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列 并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 a 在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸 DNA的 a 復制解旋酶 使DNA堿基間的氫鍵斷裂 把兩條螺旋的雙鏈解開 DNA復制 b 特別提醒有關酶的進一步說明 1 DNA連接酶無識別的特異性 連接兩個互補末端的DNA片段間的磷酸二酯鍵 而DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸加到已有DNA片段上 且需一條DNA鏈為模板 2 解旋酶打開堿基對之間的氫鍵 但氫鍵是分子間的靜電引力 不需要通過酶的催化形成 下列有關DNA連接酶的敘述正確的是 A T4DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來B E coliDNA連接酶能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接C DNA連接酶能恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵D DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵 使雙鏈延伸 C 解析 DNA連接酶能使兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 從而將它們連接起來 E coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來 不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接 T4DNA連接酶既可以 縫合 雙鏈DNA片段互補的黏性末端 又可以 縫合 雙鏈DNA片段的平末端 2014 江蘇徐州高二質檢 如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化 圖中依次表示限制性核酸內切酶 DNA聚合酶 DNA連接酶 解旋酶作用的正確順序是 A B C D C 解析 本題考查不同工具酶的作用及作用特點 圖示中 表示該酶切割DNA分子雙鏈產生黏性末端的過程 用到的酶是限制性核酸內切酶 是黏性末端連接的過程 用到的酶是DNA連接酶 是DNA分子解旋的過程 要用解旋酶 是DNA復制時子鏈的形成過程 需要DNA聚合酶 基因工程中常用載體 質粒 1 來源 質粒主要存在于細菌 酵母菌等生物中 2 結構 是一種裸露的 結構簡單 獨立于細菌擬核DNA之外 并且具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子 如圖所示 3 標記基因 質粒上有一些特殊的基因 如抗四環(huán)素基因 抗氨芐青霉素基因 用于對重組DNA進行鑒定和選擇 4 載體的作用 1 用它作為運載工具 將目的基因送入受體細胞中去 2 利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制 5 限制酶的選取原則限制酶識別的切割位點 不能在載體的復制起始點 標記基因等載體必需的基因片段 切點所處位置必須在載體需要的基因片段之外 避免載體因目的基因的插入而失活或影響鑒定和篩選 特別提醒細胞膜上的載體與基因工程中的載體的區(qū)別 1 化學本質不同 細胞膜上的載體的化學成分是蛋白質 基因工程中的載體可能是物質 如質粒 DNA 噬菌體的衍生物 也可能是生物 如動植物病毒等 2 功能不同 細胞膜上的載體功能是協(xié)助細胞膜控制物質進出細胞 基因工程中的載體是一種 分子運輸車 把目的基因導入受體細胞 目前基因工程所用的質粒載體主要是以天然細菌質粒的各種元件為基礎重新組建的人工質粒 pBR322質粒是較早構建的質粒載體 其主要結構如圖所示 1 構建人工質粒時要有抗性基因 以便于 2 pBR322分子中有單個EcoR 限制酶作用位點 EcoR 只能識別序列 GAATTC 并只能在G與A之間切割 若在某目的基因的兩側各有1個EcoR 的切點 請畫出目的基因兩側被限制酶EcoR 切割后所形成的黏性末端 篩選 鑒別 目的基因是否導入受體細胞 3 pBR322分子中另有單個的BamH 限制酶作用位點 現將經BamH 處理后的質粒與另一種限制酶Bgl 處理得到的目的基因 通過DNA連接酶作用恢復 鍵 成功獲得了重組質粒 說明 磷酸二酯 兩種限制酶 BamH 和Bgl 切割得到的黏性末端相同 4 為了檢測上述重組質粒是否導入原本無ampR和tetR的大腸桿菌 將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng) 得到如圖二的菌落 再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上 使絨布面沾上菌落 然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng) 得到如圖三的結果 空圈表示與圖二對照無菌落的位置 與圖三空圈相對應的圖二中的菌落表現型是 圖三結果顯示 多數大腸桿菌導入的是 能抗氨芐青霉素 但不能抗四環(huán)素 pBR322質粒 解析 1 質粒作為基因表達載體的條件之一是要有抗性基因 以便于篩選 鑒別 目的基因是否導入受體細胞 2 同一限制酶切割DNA分子產生的黏性末端相同 根據題意可知 該目的基因兩側被限制酶EcoR 切割后所形成的黏性末端為 3 DNA連接酶催化兩個DNA片段形成磷酸二酯鍵 而通過DNA連接酶作用能將兩個DNA分子片段連接 表明經兩種限制酶 BamH 和Bgl 切割得到的DNA片段 其黏性末端相同 4 由題意知 由于與圖三空圈相對應的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長 而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長 故可推知與圖三空圈相對應的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素 但不能抗四環(huán)素 由圖二 圖三結果顯示 多數大腸桿菌都能抗氨芐青霉素 而經限制酶BamH 作用后 標記基因tetR被破壞 而不能抗四環(huán)素 故多數大腸桿菌導入的是pBR322質粒 圖一中有多個限制酶作用位點 對生物本身有何作用 在基因工程中有何好處 提示 防止外源DNA入侵細菌 是一種自我防御 在基因工程中可供目的基因插入其中 基因工程中 需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒 便于重組和篩選 已知限制酶 的識別序列和切點是 G GATCC 限制酶 的識別序列和切點是 GATC 根據圖示判斷下列操作正確的是 A 目的基因和質粒均用限制酶 切割B 目的基因和質粒均用限制酶 切割C 質粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割D 質粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割 D 解析 首先把目的基因切下來要用到限制酶 如果再用限制酶 切割質粒 則2個標記基因都被切開 標記基因將失去作用 若用限制酶 切割質?？杀Ａ粢粋€標記基因 而產生的黏性末端和限制酶 切割下來的目的基因可以互補配對