高三生物一轮复习 第四十讲 基因工程原理及技术学案.doc

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1、第四十讲基因工程原理及技术考纲要求1．基因工程的诞生（Ⅰ）。2.基因工程的原理及技术（Ⅱ）。知识梳理一.基因工程的基本工具1.限制性核酸内切酶（1）来源：主要从原核生物中分离纯化而来。（2）作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）结果：产生黏性末端或平末端。2.DNA连接酶（1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。（2）类型常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端和平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3.载体（1）常用载体—

2、—质粒①化学本质：双链环状DNA分子②特点:能自我复制；有一个至多个限制酶切割位点；有特殊的标记基因（2）其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。深度思考如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则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如何？提示限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为DNA片段，符合图中①；DNA聚合酶在DNA复制过程中将脱氧核苷酸连接成DNA链，符合图中④；DNA连接酶能连接不同的DNA片段，符合图中②；解旋酶能打开DNA双链形成DNA单链，符合图中③。故正确顺序应为①④②③。二.基因

3、工程的操作程序1.目的基因的获取（1）目的基因：主要是指编码蛋白质的基因。（2）获取方法：①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成2.基因表达载体的构建——基因工程的核心（1）基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。①启动子：a．位置：位于基因的首端。b．作用：是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。②终止子：a．位置：位于基因的尾端。b．作用：使转录在所需要的地方停止下来。（2）构建目的：①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗

4、传给下一代；②使目的基因能够表达和发挥作用。3.将目的基因导入受体细胞（1）转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。（2）常用方法（连线）：受体细胞　　　　　　　　导入方法①动物细胞　　　　　　a．农杆菌转化法b．显微注射法②植物细胞c．基因枪法d．感受态细胞法　（Ca2＋处理法）③微生物细胞e．花粉管通道法【提示】　①－b　②－a、c、e　③－d4.目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无分子水平分子杂交技术目的基因是否转录抗原——抗体杂交目的基因是否翻译抗虫或抗病接种实验是否

5、具有抗虫抗病特性个体水平深度思考基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—；限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶Ⅰ还是限制酶Ⅱ切割质粒呢？请说明理由。提示　由题图及题干信息知，目的基因两侧分别含—GGATCC—序列和－GATC－序列，若使用酶Ⅰ切割，只能切断一侧，不能切断另一侧，若使用酶Ⅱ切割，则可同时切断两侧，从而切出目的基因，同理，质粒中也含两种酶识别位点，且两识别位点均位于标记基因部位。若使用酶Ⅱ切割质粒，则可同时破坏两个标

6、记基因，使用酶Ⅰ切割则可保留GeneⅠ作标记基因，故切割目的基因应选择酶Ⅱ，切割质粒应选择酶Ⅰ。要点精析1.五种DNA相关酶的比较作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNADNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA（水解）酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸2.限制酶和DNA连接酶之间的关系图示（1）限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。（2）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识

7、别序列已经被修饰。（3）限制酶是一类酶，而不是一种酶。（4）DNA连接酶起作用时，不需要模板。3.载体（1）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。（2）具备的条件：条件适应性稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择4.限制酶选择的注意事项（1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选

8、择SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶（但要确