第三章基因工程第一节基因工程工具酶wangjx[1]
【课后集训】第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具(含答案详解)
2019版生物选择性必修3 课后集训第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具题组一基因工程的概念及诞生和发展1．下列叙述符合基因工程概念的是()A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上2．下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D．基因工程必须在同物种间进行题组二限制酶和DNA连接酶3．根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是()A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处4．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是()A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能C．DNA连接酶的作用位点是b处D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段5．有关DNA重组技术的工具酶的叙述，正确的是()A．限制性内切核酸酶能切割烟草花叶病毒的核酸B ．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C ．所有DNA 连接酶都能连接黏性末端和平末端D ．DNA 连接酶和DNA 聚合酶均可用来拼接DNA 片段6．下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是( )A ．用限制酶切割一个DNA 分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B ．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA 中出现的概率就越大C ．限制性内切核酸酶的活性不受温度、pH 等条件的影响D ．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒 题组三 基因进入受体细胞的载体7．下列关于基因工程操作工具——载体的叙述中，错误的是( )A ．质粒作为常见的载体，不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B ．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺C ．目的基因插入载体时，有特定的插入位点D ．构建重组DNA 分子时需DNA 连接酶和限制性内切核酸酶等8．限制酶Mun Ⅰ和限制酶Eco R Ⅰ的识别序列及切割位点分别是－CA ↓ A TTG －和－GA ↓ATTC －。
基因工程的工具酶
用衔接物分子连接平末端的DNA片段
衔接物：指用化学方法 合成的一段由若干个核 苷酸组成的、具有一个 或数个限制酶识别位点 的寡核苷酸片段
四、重组DNA实验的一般程序
a. 选用一种对载体DNA只具唯一限制识别位点的限制酶
（如EcoR I）作位点特异的切割，形成全长的具粘性 末端的线性DNA分子 b. 再将外源DNA片段也用同一种酶作相同的消化。 c. 混合，加入DNA连接酶。由于具有相同的（如EcoR I） 粘性末端，能退火形成双链结合体。其中单链缺口经 DNA连接酶封闭之后，便产生稳定的杂种DNA分子。
核酸水解酶类
核酸内切酶 核酸外切酶
DNA聚合酶 RNA聚合酶 DNA连接酶 磷酸酶 核苷酸激酶 核苷酸转移酶 甲基化酶
程常用工具酶 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 核酸酶 核酸修饰酶
分子克隆最常用两个工具酶
“分子 剪刀”
⒈ 限制性核酸内切酶 —— 在DNA上核苷酸的 特定连接处以特定的方式把DNA双链切开。如EcoRI, HpaI
④ 反应体积和甘油浓度：
商品化的限制性内切核酸酶均加50％甘油 作为保护剂，一般在-20℃保存。酶切反应时， 加酶的体积一般不超过总反应的10％，否则甘 油浓度过高，影响酶切反应
⑤ 反应时间：通常为1h；进行大量DNA酶切反 应时一般让酶解过夜
⑥ DNA纯度和结构 DNA样品中所含的蛋白质、有机溶剂、
4. Taq DNA聚合酶
5. 逆转录酶：依赖于RNA的DNA聚合酶
6. RNA聚合酶
大肠杆菌DNA聚合酶I
以一条DNA为模板通过聚合作用把脱氧核苷酸加到 双链DNA分子的 3’-OH 端而合成新的 DNA.
用途：DNA缺口平移中标记DNA探针
基因工程33基因操作的工具酶[1]
![基因工程33基因操作的工具酶[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6ecf36b079563c1ec4da712a.png)
3.3.1 大肠杆菌DNA聚合酶 I（E.coli DNA Pol I）
DNA Pol I是从大肠杆菌细胞中分离得到的， 该酶是由单一多肽组成的球蛋白，MW=109000， 直径=65Å
DNA Pol I已得到高度纯化，从100 kg大肠杆 菌中可以分离到约500 mg纯化的酶蛋白。每个 成熟的大肠杆菌细胞中约有400个分子的Pol I。
2. 逆转录酶在基因工程中的应用： 主要用途是转录真核生物的mRNA成为cDNA，
从而制备基因片段。
基因工程33基因操作的工具酶[1]
3. 商品化的逆转录酶有两种： (1) 禽成髓细胞瘤病毒（AMV）逆转录酶 (2) Moloney鼠白血病病毒（Mo-MLV）逆转录酶
AMV 逆 转 录 酶 虽 能 更 有 效 地 拷 贝 复 杂 的 mRNA，但它有很强的外切RNA酶活性。而MoMLV逆转录酶的外切RNA酶活性较弱，更有利 于制备全长的cDNA。
由于核酸酶SI能从DNA片段中切除单链尾巴，因而在 质粒的重建和DNA重组中被广泛使用。 (1) 切除单链粘性末端，产生平末端，再用T4连接酶连接。 (2) 切除cDNA的发夹结构。
基因工程33基因操作的工具酶[1]
3.4.2 末端脱氧核苷酸转移酶 1. 作用特点：
此酶是从小牛胸腺中提取的，可催化单核 苷酸转移到另一个DNA分子的3’-OH末端上， 不需要模板，其引物是带3’-OH末端的ssDNA （Mg2+为辅因子）。平末端的dsDNA只有CO2+ 存在时才能作引物。
催 化 单 核 苷 酸 逐 个 地 结 合 到 DNA 模 板 的 3’OH末端，沿着引物的3’-OH方向按模板顺序从 5’ 3’延伸。
每分子DNA pol I每分钟可以催化约1000个核 苷酸的聚合。
基因工程常用工具酶及应用
DNA 连接酶
36
DNA连接酶
连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手）， 不是氢键（梯子的踏板）。
37
三.RNA酶
主要功能 降解RNA 由于RNA酶分布广泛，如唾液、 皮肤分泌物中都含此酶，在涉及RNA 的实验中谨防RNA酶污染。
38
四.核酸酶SI
• 降解单链 DNA 或 RNA，形成5’-P的单核苷 酸或寡核苷酸片段
5'粘末端
PstI
3' sticky end
3'粘末端
HpaI
blunt end
平末端
14
四.识别位点与切割方式
• 限制性内切酶识别序列一般为6个核苷酸，如
EcoRI，HindIII，BamHI，居多数。 也有少数限制性内切酶，识别序列为4个、5个、 或更多的核苷酸如8个及8个以上，当识别序列核 苷酸数为单数时，则以中间的核苷酸作为对称轴。 如GTNAC（N 代表四种核苷酸）。
某些碱基被甲基化所保护。这种细菌
内部的限制与修饰作用分别由核酸内
切酶和甲基化酶完成，构成了类似免
疫的防御系统。
6
解释 何谓内切酶
-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o红色为外切酶的作用位点， 蓝色为内切酶的作用位点
7
限制性核酸内切酶的分类
目前已发现的限制性核酸内切酶600余种，可 分为三大类。 Ⅱ类限制性核酸内切酶广泛用于基因工程；
15
• 一般说来，在DNA分子中，识别序列短的 出现概率大，识别序列长的出现概率小。 有N个核苷酸的识别序列出现概率为1/4n。 如识别4个核苷酸Sau 3A，则间隔256 （4×4×4×4）个核苷酸就有一次机会出 现识别位点。如识别8个核苷酸的Not I，则 需间隔65536个核苷酸才有一次机会出现识 别位点。
新教材2023高中生物第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具课件新人教版选择性必修3
答案:D
【例 5】质粒是基因工程最常用的载体,下列关于质粒的说法,正确的是 () A.质粒在宿主细胞内都要整合到染色体 DNA 上 B.质粒是独立于细菌拟核 DNA 之外的小型细胞器 C.基因工程使用的质粒一定含有标记基因和复制原点 D.质粒上碱基之间的数量存在 A+G=U+C
解析:质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体 DNA 上,如宿主细胞是原核细 胞则不需整合;质粒是小型环状双链 DNA 分子,不是细胞器,也不会有碱基 U。
新知二 重组 DNA 技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀”。 分析教科书“从社会中来”,并阅读相关内容,分析限制性内切核酸酶(简称限制酶)的 来源、作用特点及作用结果。
(1)图中所示的限制酶主要是从原核生物 中分离纯化出来的。
(2)试从识别和切割两个方面描述限制酶的特点。
提示:能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列;能够切割每一条链中
第3章 基因工程
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具
学习目标
1.通过分析基因工程的诞生和发展,认同基因工程 是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科 的基础上发展起来的。
2.结合转基因番木瓜的设计过程,阐明重组 DNA 技 术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA 连接酶和载 体三种基本工具,并且明确各种工具的作用及特点。
高中生物第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具新人教版选择性必修3
√
（6） 作为载体，必须要有标记基因。 ( )
√
（7） 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可初步分离 与蛋白质。( )
√
（8） 在不同浓度的 溶液中溶解度不同。 ( )
√
02
重难探究·能力素养全提升
主题一 重组 技术的工具酶
情境探究
1. 切割 分子的工具是限制性内切核酸酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，它能够识别双链 分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
结论语句 辨一辨
（1） 限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。 ( )
×
（2） 连接酶能将两碱基通过氢键连接起来。 ( )
×
（3） 限制酶和解旋酶的作用部位相同。 ( )
×
（4） 作为载体的质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。 ( )
×
（5） 质粒是环状双链 分子，是基因工程常用的载体。 ( )
___________________________________________________________________________
提示 如图
同种限制酶切割产生的黏性末端相同，不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同。
___________________________________________________________________________
基因工程的主要工具酶及其功能
基因工程的主要工具酶及其功能基因工程，听起来有点高大上是不是？不过，别紧张，其实它就是通过一些技术手段去“修修补补”我们基因里的东西，改改它们的“工作方式”。
你想想，就像是给手机换个更强大的处理器，或者把家里的WiFi升级成超速光纤，基因工程就是想通过这种方法让某些生物更强大、效率更高。
你可能会想，基因工程到底怎么做到的？答案就是：它有一堆超级厉害的工具，而这些工具的幕后英雄，正是酶。
对，就是那些在生物体内帮忙做各种“化学工作”的小能手。
酶是啥？简而言之，酶就是大自然的“万能钥匙”，它们能帮助我们剪、粘、拼接、修复、拆解基因链。
没有它们，基因工程可能就成了空谈。
所以，酶就是基因工程的“主力军”，它们有着不可或缺的地位。
就像我们上学时，如果没有老师的引导，知识就没法传授到我们手里；如果没有酶的帮助，基因操作也是无从下手。
首先要聊聊的是“限制性内切酶”，这是基因工程中最常见的一种酶，简直可以说是基因“剪刀”。
它的功能很简单却非常强大——它能在特定的DNA序列上找到并切割掉不需要的部分，哎呀，这就像你在看视频时用剪辑软件裁掉那些你觉得无聊的部分，留下一段精简有趣的内容。
限制性内切酶其实是自然界中细菌用来对抗病毒入侵的一种防御武器，它通过切割外来病毒的DNA来保护自己。
科学家们聪明地发现，利用这些“剪刀”可以方便地切割我们想要的DNA片段，从而为基因工程的“拼图”提供了素材。
要聊的是“连接酶”。
你可以把连接酶想成是基因工程中的“胶水”。
有了限制性内切酶剪出DNA片段之后，这些片段就需要拼接起来，才能形成新的基因。
连接酶就是做这件事的“能手”。
它能够把切开的DNA片段连接在一起，把它们重新合并成一个完整的基因，就像你把几块乐高积木拼成一个完整的房子。
没有连接酶，基因工程的“拼图”就无法完成，那些小小的DNA片段就只能任其散落一地，完全无法发挥作用。
可能有些人开始好奇，这些酶真的有那么神奇吗？当然啦！接下来我们要说的“聚合酶”，它是基因工程中的“扩音器”。