高中生物 专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具课堂探究素材 新人教版选修3

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1、1.1DNA重组技术的基本工具课堂探究探究点一基因工程的工具酶·问题导引·黄金大米，又名“金色大米”，是通过转基因技术将胡萝卜的有关基因转入到水稻中，从而育成的籽粒外表为金黄色的转基因大米。因黄金大米富含维生素A，所以经常食用能防治人体的维生素A缺乏症。思考：（1）利用何种酶将胡萝卜的基因从胡萝卜的DNA上切割下来？简述该酶的来源和功能。（2）利用何种酶将胡萝卜的基因与其他的DNA片段拼接成新的DNA分子？简述该酶的功能和常用类型。提示：（1）限制性核酸内切酶，简称限制酶，该酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，其功能是

2、能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且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。（2）DNA连接酶，该酶的功能是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶的常用类型是E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。·名师精讲·1．限制酶的作用（1）具有专一性：一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割。如EcoRⅠ的识别序列为GAATTC，切割位点在G与A之间；而SmaⅠ的识别序列为CCCGGG，切割位点在C与G之间。特别

3、提醒限制酶所识别序列的特点是：呈现碱基互补对称。无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如下图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称。（2）可用于DNA的切割获取目的基因和切割载体。（3）酶切方式和结果。有错位切和平切两种，错位切产生的是黏性末端，平切产生的是平末端。图示如下：切割DNA分子时产生的两种不同末端（箭头表示酶的切割位置）2．DNA连接酶（1）作用：将限制酶切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，如下图。（2）种类。种类E·coliDNA连接酶

4、T4DNA连接酶来源从大肠杆菌中分离得到从T4噬菌体中分离出来作用只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低作用实质将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键特别提醒限制酶能识别特定的核苷酸序列，具有专一性，不同的限制酶所识别的核苷酸序列不同，所以限制酶具有多种。DNA连接酶不能识别特定的核苷酸序列，具有2种。3．与DNA分子相关的酶的比较（1）列表比较。种类作用作用部位参与

5、生理过程或应用DNA水解酶能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸磷酸二酯键DNA水解DNA解旋酶能够将DNA或DNA的某一片段分解成两条长链氢键DNA复制、转录DNA聚合酶能将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链磷酸二酯键DNA复制限制酶能够识别和切割DNA分子内一小段特殊的核苷酸序列磷酸二酯键基因工程DNA连接酶通过磷酸二酯键将具有互补黏性末端或平末端的两个DNA片段连接起来磷酸二酯键基因工程特别提醒①DNA水解酶也称DNA酶。②五种酶中只有限制酶和DNA连接酶被称为基因工程的工具酶。（2）上述几种酶的作用部位图

6、解。作用于a（磷酸二酯键）的酶有限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶；作用于b（氢键）的酶有解旋酶。【例题1】限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列应该为（　　）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

7、—AATT—D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列为—GATC—解析：A项中BamHⅠ酶切出的末端序列为—GATC—，EcoRⅠ酶切出的末端序列为—AATT—，两者不互补；B项中HindⅢ酶切出的末端序列为—AGCT—，与BamHⅠ酶切出的末端序列不互补；同理可推出C项中两种酶切割出来的末端也不互补，只有D项中才互补。答案：D典型方法掌握基因工程的各种工具酶的作用及其特点是解答此类题型的关键。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

8、制酶切割形成的黏性末端，如互补，则可以相互重新配对。②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°，应该是完全相同的结构。③DNA连接酶的作用对象包括：a.两个相同的黏性末端（同一种限制酶切割形成的DNA片段末端）；b.任意两个平末端；c.虽不同但拼接在一起能够碱基互补的两个黏性末端。变式训练下列黏性末端