1、专题1 基因工程11 DNA 重组技术的基本工具专题1 基因工程1.概述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而来的。2.阐明 DNA 重组技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 基因工程的别名_技术或_技术 操作环境_操作对象_操作水平_水平基因拼接DNA 重组生物体外基因DNA 分子知识点一 基础理论和技术的发展催生了基因工程1对基因工程概念的理解栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 基因工程的别名_技术或_技术
2、 基本过程剪切拼接导入表达原理_结果创造出人类需要的新的_和_基因拼接DNA重组基因重组生物类型生物产品2.将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。该事例说明_。生物共用一套遗传密码栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 3基因工程的基础理论和技术支持连一连栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 1基因工程的原理是基因重组 基因重组有两种情况：减数第一次分裂前期四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合。基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组
3、。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2基因工程的理论基础(1)拼接的基础基本组成单位相同：不同生物的 DNA 分子都是由脱氧核苷酸构成的。空间结构相同：不同生物的 DNA 分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。碱基配对方式相同：不同生物的 DNA 分子中两条链之间的碱基配对方式均是 A 与 T 配对，G 与 C 配对。(2)表达的基础：生物共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内可表达出相同的蛋白质。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 科学家们经过多年的努力，创立了一种新
4、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栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 D。基因工程的内容就是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需的基因产物，也就是定向地改造生物的遗传性状。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 知识点二 基因工程的
5、基本工具工具酶1限制性核酸内切酶“分子手术刀”(1)来源：主要来自_。(2)特点：具有专一性。识别双链 DNA 分子的某种_。切割特定核苷酸序列中的_。原核生物特定核苷酸序列特定位点磷酸二酯键黏性末端和平末端(3)作用：断开每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的_。(4)结果：产生_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2DNA 连接酶“分子缝合针”(1)种类Ecoli DNA连接酶来源：_特点：只能“缝合”具有_的双链DNA片段T4DNA连接酶来源：_特点：既可以“缝合”双链DNA 片段互补的_又可以“缝合”双链DNA片段的 _(2)作用：形成_。(
6、3)结果：形成重组 DNA 分子。大肠杆菌T4 噬菌体黏性末端平末端磷酸二酯键互补的黏性末端栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 1限制酶的切割位置及结果 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2DNA 连接酶的作用Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶均可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边扶手的断口连接起来。即：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(1)DNA 连接酶的作用部位为，形成磷酸二酯键。(2)与限制酶的关系栏目导引专题1 基因工程知
7、识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 3与 DNA 分子相关的四种酶的比较种类项目 限制酶DNA 连接酶 DNA 聚合酶 解旋酶 作用底物DNA 分子DNA 分子片段脱氧核苷酸 DNA 分子作用部位磷酸二酯键 磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 种类项目 限制酶DNA 连接酶 DNA 聚合酶 解旋酶 作用特点切割目的基因及载体，特异性识别核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将 DNA两条链之间的氢键打开 作用结果形成
8、黏性末端或平末端形成重组DNA 分子形成新的DNA 分子形成单链DNA 分子 应用基因工程DNA 复制栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 提醒(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(2)将一个基因从 DNA 分子上切割下来，需要切两处，同时产生 4 个黏性末端。(3)不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个 DNA 分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。(4)不同限制酶切割形成的黏性末端，如果互补则可以重新配对相互连接。(5)判断两个末端是否为同一种限制酶切割产生的方法：将其中一个末端旋转 180，若与另一个完全相同
9、，则说明这两个末端是由同一个限制酶切割产生的。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 1下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()A一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列B限制酶的活性受温度、pH 的影响，总有一个最合适的条件C限制酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键D限制酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 A。限制酶只能识别双链 DNA 分子的某种特定的脱氧核苷酸序列，不能识别 RNA 分子的核糖核苷酸序列，A 项错误；同其他的酶一样，限制酶同样受温度和
10、 pH 的影响，而且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适 pH，B 项正确；限制酶催化的是特定部位磷酸二酯键的断裂，属于水解反应，C 项正确；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，也有来自真核细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，D 项正确。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2.下表为常用的限制性核酸内切酶（限制酶）及其识别序列和切割位点，以下说法中，推断正确的是(多选)栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 注：Y 表示 C 或 T，R 表示 A 或 G。A一种限制酶只能识别一种核苷酸序列B限制酶切割后
11、一定形成黏性末端C不同的限制酶可以形成相同的黏性末端D限制酶的切割位点可以位于识别序列的内部和外侧栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 CD。根据表格内容可以推知，每种限制酶都能识别特定的核苷酸序列，但不一定是一种序列，如限制酶 Hind，A 项错误；限制酶切割后能形成黏性末端或平末端，B 项错误；不同的限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如限制酶BamH和 Sau3A切割后露出的黏性末端相同，C 项正确；限制酶的切割位点可以位于识别序列的内部和外侧，D 项正确。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升
12、3(2019辽宁沈阳模拟)用限制酶 EcoR、Kpn和二者的混合物分别作用于一个 1 000 bp(1 bp 即 1 个碱基对)的 DNA 分子，同时对酶切产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，酶切产物分开，凝胶电泳结果如图所示。该 DNA 分子的酶切图谱(单位：bp)正确的是()栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 C。A 选项中的 DNA 用 Kpn单独酶切会得到 600 bp和 200 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符；B 选项中的 DNA用 Kp
13、n单独酶切会得到 600 bp 和 400 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符；C 选项中的 DNA 用 Kpn单独酶切后得到的 DNA 分子长度是 1 000 bp，用 EcoR 单独酶切会得到 200 bp 和 800 bp 两种长度的 DNA 分子，用 EcoR、Kpn同时酶切后会得到 200 bp 和 400 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意相符；D 选项中的 DNA 用 Kpn单独酶切后得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 4下列关于 DNA 连接酶作用
14、的叙述，正确的是()A将单个核苷酸加到某个 DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键B将断开的 2 个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C连接 2 条 DNA 链上碱基之间的氢键D只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来，而不能将两者之间的平末端进行连接栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 B。DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都是催化 2 个脱氧核苷酸分子之间形成磷酸二酯键。但 DNA 连接酶是在 2 个 DNA片段之间形成磷酸二酯键，将 2 个 DNA 片段连接成重组 DNA分子；DNA 聚合酶是将单个的核苷酸分子加到已存在的
15、核酸片段上形成磷酸二酯键，合成新的 DNA 分子。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 知识点三 基因工程的基本工具：“分子运输车”载体1基因进入受体细胞的载体“分子运输车”(1)作用：将_送入细胞中。在受体细胞内对目的基因进行大量_。(2)种类：_、噬菌体的衍生物和动植物病毒等。外源基因复制质粒栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(3)自我复制限制酶切割位点标记基因栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2重组 DNA 分子的模拟操作(1)材 料 用 具：剪 刀 代 表
16、 _，透 明 胶 条 代 表_。(2)切割位点分别从两块硬纸板上的一条 DNA 链上找出_序列，并选_之间作切口进行“切割”。再从另一条链上_之间寻找 EcoR相应的切口剪开。EcoRDNA连接酶GAATTCGA互补的碱基(3)操 作 结 果：若 操 作 正 确，不 同 颜 色 的 黏 性 末 端 应 能_；否则，说明操作有误。互补配对栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 关于基因工程中载体的三点提醒(1)两种载体的不同：基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是 DNA 分子，能将目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过
17、性有关。(2)载体需要加工：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(3)标记基因的筛选原理 前提：载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。过程：含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性，然后在培养基中加入该抗生素。结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，没被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升
18、 原理如下图所示：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 高中生物中的“载体”(1)物质跨膜运输的载体：细胞膜上的一种_。(2)基因工程中目的基因的载体：种类有_、噬菌体的衍生物和_等。(3)细胞中遗传信息的载体：细胞生物遗传信息的载体是_。(4)真核细胞中遗传物质的主要载体是_。(5)细胞间信息传递的载体：细胞释放的_，如：激素、神经递质等。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 答案：(1)蛋白质(2)质粒 动植物病毒(3)DNA(4)染色体(5)信号分子 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂
19、达标检测 演练 强化提升 1质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是()A质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链DNA 分子B在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点C携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体 DNA上才会随后者的复制而复制D质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组 DNA 的鉴定和选择栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 D。质粒不只分布于原核生物中，在真核生物酵母菌细胞内也有分布，A 项错误；并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载目的基因的工具，B 项错误；重组
20、质粒进入受体细胞后，可以在细胞内自我复制，也可以整合后复制，C 项错误；质粒上抗性基因常作为标记基因，D 项正确。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2(经典题)质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标记基因如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，右图中表示出外源基因插入位置(插入点有 a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是()栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测
21、 演练 强化提升 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况细菌在含四环素的培养基上的生长状况 能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 A.是 c；是 b；是 aB是 a 和 b；是 a；是 bC是 a 和 b；是 b；是 aD是 c；是 a；是 b答案：A栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 核心知识小结 要点回眸栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 核心知识小结 答题必备基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。不同生物
22、基因能拼接在一起的理论基础是 DNA 分子都是由 4 种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。外源 DNA 导入受体细胞能成功表达的理论基础是密码子的通用性。限制酶的作用特点是识别双链 DNA 分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是两个相邻核苷酸间的磷酸二酯键。在基因工程中使用的载体除质粒外，还有 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 拓宽教材1(选修 3 P7“思考与探究”改编)下列所示的末端至少是由几种限制酶作用产生的()AATTC AATTG CTA TAGGCGATATC A1
23、 种 B2 种C3 种D4 种栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 C。图中为相同的平末端，可能由同一种限制酶切割所得，故图示四种末端至少是由 3 种限制酶作用产生的。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2(选修 3 P6 旁栏“思考题”改编)下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，探究以下问题：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是_，都能进行自我复制。(2)若某目的基因切割末端为ATGCGC，则与之相连的质粒上至少有一
24、段核苷酸序列为_。该质粒 DNA 分子的切割末端为_，可使用 DNA 连接酶把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因，能控制某物质的合成，该物质能抵抗氨苄青霉素，使含有该基因的生物能在含氨苄青霉素的环境中存活。氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为_，其作用是_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 答案：(1)DNA(2)ACGCGTTGCGCA CGCGTA(3)标记基因 用于重组 DNA 的鉴定和选择栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 精练好题3针对下图的叙述，错误的是()栏目导引专题1
25、基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 A限制酶将 a 处切断，一定形成相同的黏性末端BDNA 连接酶将 a 处连接会脱去一分子水CDNA 复制时需要解旋酶切断 b 处，基因工程操作中不需要Db 处的化学键是氢键解析：选 A。限制酶会将 DNA 切出具有黏性末端或平末端的两个片段，A 项错误；磷酸二酯键的形成是一个脱水缩合的反应，B 项正确；DNA 复制需要解旋酶，而基因工程不需要，C项正确；观察题图，可以确定 b 处为碱基对之间形成的氢键，D 项正确。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 4(2019黑龙江哈尔滨三中高二期末)
26、下面是 3 种限制性核酸内切酶对 DNA 分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点，切出的断面为黏性末端)。下列相关叙述错误的是()限制酶 1：GATC限制酶 2：CCGCGG限制酶 3：GGATCCA一般情况下，不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点B限制酶 2 和 3 识别的序列都包含 6 个碱基对C限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端互补D能够识别和切割 RNA 分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶 2栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 D。一般情况下，不同限制酶有不同的识别序列和切割位点；限制酶 2 和 3 识别的序列分别是 CCGC
27、GG 和GGATCC，均为 6 个碱基对；限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端互补；三种限制酶均不能识别和切割 RNA 中的核糖核苷酸序列。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 5(2019江苏扬州高二期末)下列有关限制酶和 DNA 连接酶的叙述，正确的是(多选)()A用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有 4 个磷酸二酯键被断开B限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大C序列CATG和GGATCC被限制酶切出的黏性末端碱基数不同DT4DNA 连接酶和 Ecoli DNA 连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接栏目导引专题1 基因
28、工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 AB。用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有 4 个磷酸二酯键被断开，A 正确；限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大，B 正确；序列CATG和GGATCC被限制酶切出的黏性末端碱基数相同，都是4 个，C 错误；T4DNA 连接酶和 Ecoli DNA 连接酶都能催化黏性末端的连接，其中只有 T4DNA 连接酶可以连接平末端，D错误。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 6(2019北京海淀区高二练习)下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用
29、到的工具酶是()栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 ADNA 连接酶和解旋酶BDNA 聚合酶和限制性核酸内切酶C限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶DDNA 聚合酶和 RNA 聚合酶解析：选 C。目的基因和载体结合需“分子手术刀”限制性核酸内切酶和“分子缝合针”DNA 连接酶。此过程不涉及 DNA 复制，不需要 DNA 聚合酶和解旋酶。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 7下表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升
30、(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是_。(2)将目的基因与质粒 DNA 缝合依靠的是_酶，它的 作 用 是 形 成 磷 酸 二 酯 键；两 条 链 间 的 碱 基 对 通 过_连接起来。(3)图 1 中的质粒分子可被表中限制酶_切割，切割后的质粒含有_个游离的磷酸基团。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(4)在相关酶的作用下，图 1 中的甲与图 2 中的乙_(填“能”或“不能”)拼接起来。请说明理由：_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：(1)由表中四种限制酶的切割位点可知，Sma可
31、切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时用 DNA 连接酶进行连接，形成磷酸二酯键；两条链之间的碱基依据碱基互补配对原则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶 EcoR切割，切割后形成链状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团。(4)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在 DNA 连接酶的作用下可以拼接起来。答案：(1)Sma(2)DNA 连接 氢键(3)EcoR 2(4)能 二者具有相同的黏性末端栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点三知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放