第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具 讲义-（新教材）2019新人教版高中生物选择性必修三.doc

1、1/13第第 1 节节重组重组 DNA 技术的基本工具技术的基本工具课标内容要求课标内容要求核心素养对接核心素养对接1.概述基因工程是在遗传学概述基因工程是在遗传学、 微生物学微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。发展而来的。2 阐明阐明 DNA 重组技术的实现需要利用重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、限制性内切核酸酶、DNA 连接酶和载连接酶和载体三种基本工具。体三种基本工具。1.科学思维：模拟重组科学思维：模拟重组 DNA 分子的操分子的操作过程，说出合成新作过程，说出合成新 DNA 分子的基本分子的基本原理。原理。2社会责任：关注基因

2、工程的社会议社会责任：关注基因工程的社会议题题，参与讨论基础理论和技术发展如何参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。催生基因工程。一、基因工程及其诞生与发展一、基因工程及其诞生与发展1基因工程的概念基因工程的概念(1)操作场所：操作场所：生物体外生物体外。(2)操作技术：操作技术：转基因转基因等技术。等技术。(3)操作结果：赋予生物新的操作结果：赋予生物新的遗传特性遗传特性，创造出更符合人们需要的新的，创造出更符合人们需要的新的生物生物类型类型和生物产品。和生物产品。(4)操作水平：操作水平：DNA 分子分子水平。水平。2基因工程的诞生和发展基因工程的诞生和发展(1)基因工程的诞生基因工

3、程的诞生1944 年，艾弗里等人通过肺炎年，艾弗里等人通过肺炎链球链球菌转化实验证明了菌转化实验证明了遗传物质是遗传物质是 DNA，还证明了还证明了 DNA 可以在同种生物的不同个体之间转移可以在同种生物的不同个体之间转移。1953 年年， 沃森和克里克建立了沃森和克里克建立了 DNA 双螺旋结构双螺旋结构模型并提出了模型并提出了遗传物质自遗传物质自我复制我复制的假说。的假说。1961 年，尼伦伯格和马太破译了年，尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子第一个编码氨基酸的密码子。20 世纪世纪 70 年代初，年代初，多种限制多种限制酶、酶、DNA 连接连接酶和酶和逆转录逆转录酶被相继发现，

4、酶被相继发现，为为 DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。1973 年年，科学家证明科学家证明质粒质粒可以作为基因工程的载体可以作为基因工程的载体，构建构建重组重组 DNA，使使2/13外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。(2)基因工程的发展基因工程的发展1982 年，第一个基因工程药物年，第一个基因工程药物重组人胰岛素重组人胰岛素被批准上市。被批准上市。1984 年，我国科学家朱作言领导的团队培育出年，我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼世界上第一条转

5、基因鱼。1985 年，穆里斯等人发明年，穆里斯等人发明 PCR，为获取目的基因提供了有效手段。，为获取目的基因提供了有效手段。1990 年，年，人类基因组人类基因组计划启动。计划启动。2003 年，该计划的测序任务顺利完成年，该计划的测序任务顺利完成。21 世纪以来，科学家发明了多种世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术高通量测序技术，可以实现低成本测定，可以实现低成本测定大量核酸序列，加速了人们对基因序列的了解。大量核酸序列，加速了人们对基因序列的了解。2013 年，华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的年，华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑基因组编辑技术技术编辑了哺乳动

6、物基因组。编辑了哺乳动物基因组。二、二、DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具1限制性内切核酸酶限制性内切核酸酶(又称限制酶又称限制酶) )“分子手术刀分子手术刀”(1)来源：主要来自来源：主要来自原核生物原核生物。(2)功能功能：能够识别双链能够识别双链 DNA 分子的某种特定分子的某种特定核苷酸序列核苷酸序列，并使每一条链中并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。(3)结果：产生结果：产生黏性末端黏性末端或或平末端平末端。(4)应用：已知限制酶应用：已知限制酶 EcoR 和和 Sma 识别的碱基序列和酶切位点分别识别的碱基序列

7、和酶切位点分别为为GAATTC 和和 CCCGGG， 在图中写出两种限制酶切割在图中写出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端并写后产生的末端并写出末端的种类。出末端的种类。EcoR 限制酶和限制酶和 Sma 限制酶识别的限制酶识别的碱基序列碱基序列不同，切割位点不同，切割位点不同不同(填填“相同相同”或或“不同不同”)，说明限制酶具有，说明限制酶具有专一性专一性。2DNA 连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”(1)作用作用：将双链将双链 DNA 片段片段“缝合缝合”起来起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的之间的磷酸二酯键磷酸二酯键。(2)种类种类填表填表3/13

8、种类种类比较比较E.coli DNA 连接酶连接酶T4 DNA 连接酶连接酶来源来源大肠杆菌大肠杆菌T4 噬菌体噬菌体特点特点只能连接只能连接黏性末端黏性末端既可以连接黏性末端，又可以连接既可以连接黏性末端，又可以连接平末端平末端3.基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”(1)质粒质粒质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立于质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立于真核细胞的细胞核真核细胞的细胞核或或原原核细胞拟核核细胞拟核 DNA 之外，并具有之外，并具有自我复制自我复制能力的环状双链能力的环状双链 DNA 分子。分子。质粒适于作基因运载体的特点质粒适于作基因

9、运载体的特点.质粒分子上有一个至多个质粒分子上有一个至多个限制酶切割限制酶切割位点，供外源位点，供外源 DNA 片段插入其中片段插入其中。.携带外源携带外源 DNA 片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制进行自我复制，或或整合到受体整合到受体 DNA 上上，随，随受体细胞受体细胞 DNA 同步复制。同步复制。.人工改造的质粒常带有人工改造的质粒常带有标记基因标记基因，便于，便于重组重组 DNA 分子的筛选分子的筛选。(2)噬菌体、动植物病毒噬菌体、动植物病毒等。等。三、重组三、重组 DNA 分子的模拟操作分子的模拟操作1材料用具材料用具：剪刀代表：

10、剪刀代表 EcoR_，透明胶条代表，透明胶条代表 DNA 连接酶连接酶。2切割位点切割位点(1)分别从两块硬纸板上的一条分别从两块硬纸板上的一条 DNA 链上找出链上找出 GAATTC 序列序列，并选并选 GA 之间作切口进行之间作切口进行“切割切割”。(2)再从另一条链上再从另一条链上互补的碱基互补的碱基之间寻找之间寻找 EcoR 相应的切口剪开。相应的切口剪开。3操作结果操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能互补配对互补配对；否则，说；否则，说明操作有误。明操作有误。四、四、DNA 的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定1实验原理实验原理(1)DNA 不溶于

11、酒精，不溶于酒精，蛋白质蛋白质溶于酒精。溶于酒精。(2)DNA 在不同浓度的在不同浓度的 NaCl 溶液中的溶解度不同，它能溶于溶液中的溶解度不同，它能溶于 2_mol/L 的的NaCl 溶液。溶液。(3)在一定温度下，在一定温度下，DNA 遇遇二苯胺二苯胺试剂会呈现蓝色。试剂会呈现蓝色。2实验步骤实验步骤(1)称取称取 30 g 洋葱，切碎，加入洋葱，切碎，加入 10 mL 研磨液，充分研磨。研磨液，充分研磨。4/13(2)漏斗中垫漏斗中垫纱布纱布，将研磨液过滤到烧杯中，将研磨液过滤到烧杯中，4 处理，取上清液。处理，取上清液。(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的在上清液中加入体积相等的、

12、预冷的酒精酒精溶液，静置溶液，静置 23 min，用玻璃，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分，并用滤纸吸去水分。(4)取两支取两支 20 ml 的试管编号的试管编号 A、B，各加入各加入 2 mol/L 的的 NaCl 溶液溶液 5 mL，将将丝状物溶于丝状物溶于 B 试管的试管的 NaCl 溶液中溶液中。然后向两支试管中各加入然后向两支试管中各加入 4 mL 的的二苯胺试二苯胺试剂剂。混匀后，将试管置于。混匀后，将试管置于沸水沸水中加热中加热 5 min。(5)结果观察：结果观察：A 试管试管不变蓝不变蓝，B 试管试管变蓝色变蓝色。判断对错判断对

13、错(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”“”)1基因工程的原理是基因重组，不过在这里这种变异是定向的。基因工程的原理是基因重组，不过在这里这种变异是定向的。()2DNA 聚合酶也可以用作聚合酶也可以用作 DNA 重组技术的工具。重组技术的工具。()提示提示：DNA 重组技术的工具有限制酶、重组技术的工具有限制酶、DNA 连接酶和载体，没有连接酶和载体，没有 DNA 聚聚合酶。合酶。3限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。()提示提示：限制酶在原来的原核细胞内用于切割外源限制酶在原来的原核细胞内用于切割外源 DNA，使之失效，从而保，使之失效

14、，从而保护自身。护自身。4不同不同 DNA 分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。()5DNA 连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。()提示提示：E.coli DNA 连接酶不能连接平末端。连接酶不能连接平末端。6 载体的种类有质粒载体的种类有质粒、 噬菌体噬菌体、 动植物病毒等动植物病毒等， 其中动植物病毒必须是其中动植物病毒必须是 DNA病毒。病毒。()基因工程的工具酶基因工程的工具酶1限制性内切核酸酶限制性内切核酸酶(1)作用特点：具有专一性，表现在以下两个方面作用特点：具有专一性，表现在以下两个方

15、面5/13能够识别双链能够识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列。分子中特定的核苷酸序列。能够切割特定序列中的特定位点。能够切割特定序列中的特定位点。(2)识别序列的特点：遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数识别序列的特点：遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基个碱基，都可以找到一条中心轴线都可以找到一条中心轴线，如图如图，中轴线两侧的双链中轴线两侧的双链 DNA 上的碱基是上的碱基是反向对称重复排列的反向对称重复排列的。如如以中心线为轴以中心线为轴，两侧碱基互补对称两侧碱基互补对称；CCAGGGGTCC以以AT为轴，两侧碱基互补对称。为轴，两侧碱基互补对称。(3)作

16、用产物：黏性末端或平末端。作用产物：黏性末端或平末端。黏性末端黏性末端：是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线两侧将是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的的两条链分别切开时形成的，如图所示：两条链分别切开时形成的，如图所示：平末端平末端：是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的，如图所示：如图所示：2限制性内切核酸酶与限制性内切核酸酶与 DNA 连接酶的关系连接酶的关系(1)区别：区别：作用作用应用应用限制性内限制性内切核酸酶切核酸酶使特定部位的磷酸二酯键断裂使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切

17、割用于提取目的基因和切割载体载体DNA 连接连接酶酶在在 DNA 片段之间重新形成磷酸二酯片段之间重新形成磷酸二酯键键用于目的基因和载体的连用于目的基因和载体的连接接(2)两者的关系可表示为：两者的关系可表示为：6/133DNA 连接酶与连接酶与 DNA 聚合酶的比较聚合酶的比较比较项目比较项目DNA 连接酶连接酶DNA 聚合酶聚合酶相同点相同点作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成不不同同点点是否需要模板是否需要模板不需要不需要需要需要接接 DNA 链链双链双链单链单链作用过程作用过程在两个在两个 DNA 片段间形片段间形成磷酸二酯键成磷酸二酯键将单个核

18、苷酸加到已存在将单个核苷酸加到已存在的的DNA 单链片段上单链片段上，形成磷酸二形成磷酸二酯键酯键作用结果作用结果将已存在的将已存在的 DNA 片段片段连接连接合成新的合成新的 DNA 分子分子用途用途基因工程基因工程DNA 复制复制合作探究：合作探究：(1)为什么限制酶主要从原核生物中分离纯化而来？推测它在原为什么限制酶主要从原核生物中分离纯化而来？推测它在原核生物中的作用是什么？它会不会切割自己的核生物中的作用是什么？它会不会切割自己的 DNA 分子？分子？提示提示：原核细胞容易受到外源原核细胞容易受到外源 DNA 的入侵的入侵，原核细胞中的限制酶能够切割原核细胞中的限制酶能够切割入侵的外

19、源入侵的外源 DNA 而保护自身而保护自身。 原核细胞中的限制酶不会切割自己的原核细胞中的限制酶不会切割自己的 DNA 分子分子，因为酶具有专一性或自己的因为酶具有专一性或自己的 DNA 分子已被修饰而不被识别。分子已被修饰而不被识别。(2)限制性内切核酸酶和限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的作用是否都体现了酶的专一性？连接酶的作用是否都体现了酶的专一性？提示提示：限制性内切核酸酶能够识别双链限制性内切核酸酶能够识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列分子的特定核苷酸序列，并且并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，体现了酶的专一性。使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，体现了酶的专一性。E

20、.coli DNA 连连接酶能将具有互补黏性末端接酶能将具有互补黏性末端的的DNA片片段段连接起来连接起来， 对末端的碱基序列没有要求对末端的碱基序列没有要求；T4 DNA 连接酶连接酶既既可以连接双链可以连接双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以连接双片段互补的黏性末端，又可以连接双链链DNA 分子的平末端，都对末端的碱基序列没有要求，因此分子的平末端，都对末端的碱基序列没有要求，因此 DNA 连接酶的作用连接酶的作用没有体现酶的专一性。没有体现酶的专一性。1限制酶限制酶 a 和和 b 的识别序列和切割位点如图所示的识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是()7

21、/13A一个一个 DNA 分子中，酶分子中，酶 a 与酶与酶 b 的识别序列可能有多个的识别序列可能有多个B酶酶 a 与酶与酶 b 切出的黏性末端不能相互连接切出的黏性末端不能相互连接C酶酶 a 与酶与酶 b 切断的化学键不完全相同切断的化学键不完全相同D用酶用酶 a 切割有切割有 3 个识别位点的质粒，得到个识别位点的质粒，得到 4 种切割产物种切割产物A一个一个 DNA 分子中分子中，可能存在一个至多个酶可能存在一个至多个酶 a 与酶与酶 b 的识别序列的识别序列，A 正正确；由图可知，酶确；由图可知，酶 a 与酶与酶 b 识别的序列虽然不同，但切出的黏性末端相同，相识别的序列虽然不同，但

22、切出的黏性末端相同，相同的黏性末端能相互连接同的黏性末端能相互连接， B 错误错误； 酶酶 a 与酶与酶 b 切断的化学键均为相邻脱氧核苷切断的化学键均为相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键酸之间的磷酸二酯键，C 错误错误；质粒为小型环状质粒为小型环状 DNA 分子分子，用酶用酶 a 切割有切割有 3 个个识别位点的质粒，可得到识别位点的质粒，可得到 3 种切割产物，种切割产物，D 错误。错误。2下列有关下列有关 DNA 连接酶的叙述，正确的是连接酶的叙述，正确的是()AT4 DNA 连接酶只能将双链连接酶只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间连接起来片段互补的黏性末端之间连接起来BE.coli

23、 DNA 连接酶能将双链连接酶能将双链 DNA 片段平末端之间进行连接片段平末端之间进行连接CDNA 连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键DDNA 连接酶可连接连接酶可连接 DNA 双链的氢键，使双链延伸双链的氢键，使双链延伸CDNA 连接酶能使两个连接酶能使两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连接起来接起来。 E.coli DNA连接酶只能将双连接酶只能将双链链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链不能将双链 DNA 片段平末端之间进行连

24、接。片段平末端之间进行连接。T4 DNA 连接酶既可以连接酶既可以“缝合缝合”双双链链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以片段互补的黏性末端，又可以“缝合缝合”双链双链 DNA 片段的平末端。片段的平末端。3下列关于几种酶作用的叙述，错误的是下列关于几种酶作用的叙述，错误的是()ADNA 连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接BRNA 聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C一种限制酶能识别多种核苷酸序列，并切割出多种目的基因一种限制酶能识别多种核苷酸序列，并切割出多种目的基因DDNA

25、聚合酶能把单个脱氧核苷酸分子连接成一条聚合酶能把单个脱氧核苷酸分子连接成一条 DNA 单链单链C限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核苷酸序列，并在限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核苷酸序列，并在特定位点切割特定位点切割 DNA 分子分子。 DNA 连接酶能使不同连接酶能使不同 DNA 片段的脱氧核苷酸的磷酸片段的脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接与脱氧核糖连接，重新形成重新形成 DNA 分子分子；RNA 聚合酶能与基因的特定位点结合聚合酶能与基因的特定位点结合，8/13催化遗传信息的转录；催化遗传信息的转录；DNA 聚合酶能以聚合酶能以 DNA 的一条链为模板，把单个脱氧核的

26、一条链为模板，把单个脱氧核苷酸分子连接成一条苷酸分子连接成一条 DNA 单链，复制形成新的单链，复制形成新的 DNA 分子。分子。基因工程中的载体基因工程中的载体1种类种类(1)常用载体常用载体：质粒质粒，它是一种裸露的它是一种裸露的、结构简单结构简单、独立于细菌拟核独立于细菌拟核 DNA 之之外，具有自我复制能力的很小的双链环状外，具有自我复制能力的很小的双链环状 DNA 分子。分子。(2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。其他载体：噬菌体、动植物病毒等。2具备条件具备条件(1)能自我复制能自我复制： 能够在受体细胞中进行自我复制能够在受体细胞中进行自我复制， 或整合到染色体或整合到染色体 D

27、NA 上上，随染色体随染色体 DNA 进行同步复制。进行同步复制。(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择。的鉴定和选择。(4)无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。亡。说明：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说明：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。才可以使用。3

28、作用作用(1)用它作为运输工具，将目的基因送入受体细胞中。用它作为运输工具，将目的基因送入受体细胞中。(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。合作探究：合作探究：1.细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同？细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同？提示提示：(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物质，如质粒的载体可能是物质，如质粒(DNA)、噬菌体的衍生物，也可能是生物，如动植噬菌体的衍生物，也可能是生物，如动植物病毒等。物病毒等。(2)功能不同：

29、细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的载体是一种工程中的载体是一种“分子运输车分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。，把目的基因导入受体细胞。2标记基因标记的原理是什么？标记基因标记的原理是什么？提示：提示：(1)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。因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。9/13(2)过程：含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细过程：含有某抗生素抗性基因

30、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，因此培养受体细胞的培养基中加入胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性，因此培养受体细胞的培养基中加入该种抗生素即可筛选。该种抗生素即可筛选。(3)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。的具有抗性的受体细胞得以筛选。原理如图所示：原理如图所示：1作为基因的运输工具作为基因的运输工具载体，必须具备的条件之一及理由是载体，必须具备的条件之一及理由是()A能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制能够在宿主细胞中稳定地

31、保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基以便提供大量的目的基因因B具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合D对宿主细胞无伤害，以便于重组对宿主细胞无伤害，以便于重组 DNA 的鉴定和选择的鉴定和选择A作为载体必须能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提作为载体必须能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因供大量的目的基因，A 正确正确；作为载体必须具有一个或多个限制酶切点作为载体必须具有一个或多个限制酶切点，以便于以便于目的基因的插入目的基

32、因的插入，而不是表达而不是表达，B 错误错误；作为载体必须具有标记基因作为载体必须具有标记基因，以便于重以便于重组组 DNA 的筛选的筛选，C 错误错误；作为载体必须是安全的作为载体必须是安全的，对受体细胞无害对受体细胞无害，以便宿主以便宿主细胞能进行正常的生命活动，细胞能进行正常的生命活动，D 错误。错误。2限制酶限制酶 Mun 和限制酶和限制酶 EcoR 的识别序列及切割位点分别是的识别序列及切割位点分别是。下下图表示四种质粒和目的基因图表示四种质粒和目的基因，其中其中，质粒质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标

33、记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是基因载体的质粒是()10/13A用限制酶用限制酶 Mun 切割切割 A 质粒后质粒后，不会破坏标记基因不会破坏标记基因，而且还能产生与而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端目的基因两侧黏性末端相同的末端， 适于作为目的基因的载体适于作为目的基因的载体。 B 项中质粒没有项中质粒没有标记基因标记基因，不适于作为目的基因的载体不适于作为目的基因的载体。C、D 质粒含有标记基因质粒含有标记基因，但用限制酶但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。3某一质粒载体如图所示某一质粒载体如图所示，外源外

34、源 DNA 插入插入 Ampr或或 Tetr中会导致相应的基中会导致相应的基因失活因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因表示四环素抗性基因)。有人将此质有人将此质粒载体用粒载体用 BamH 酶切后酶切后，与用与用 BamH 酶切获得的目的基因混合酶切获得的目的基因混合，加入加入 DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化未被转化，有的被转化有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因分别是含有环状目的基

35、因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具质粒载体作为基因工程的工具， 应具备的基本条件有应具备的基本条件有_(答出两点即可答出两点即可)。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的未被转化的和仅含环状目

36、的基因的细胞是不能区分的，其原因是其原因是_；并并且且 _ 和和 _ 的 细 胞 也 是 不 能 区 分 的 ， 其 原 因 是的 细 胞 也 是 不 能 区 分 的 ， 其 原 因 是_。 在上述筛选的基础上在上述筛选的基础上， 若要筛选含有插入了目的基因若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。的固体培养基。(3)基因工程中基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体某些噬菌体经改造后可以作为载体，其其 DNA 复制所需的原复制所需的原料来自料来自_。解析解析(1)质粒作为载体质粒作为载体，应具备的基本条件有应具

37、备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割有一个至多个限制酶切割位点，供外源位点，供外源 DNA 片段片段(基因基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合11/13到染色体到染色体 DNA 上，随染色体上，随染色体 DNA 进行同步复制；有特殊的标记基因，供重进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组组DNA 的鉴定和选择等的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉

38、素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其改造后

39、作为载体，导入受体细胞后，其 DNA 复制所需的原料来自受体细胞。复制所需的原料来自受体细胞。答案答案(1)能自我复制、具有标记基因能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质含有插入了目的基因的重组质粒粒(或含有重组质粒或含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长在该培养基上均能生长四环素四环素(3)受体细胞受体细胞课堂小结课堂小结知知 识识 网网 络络 构构 建建核核 心心 语语 句句 背背 诵诵1.基

40、因工程的基本原理是基因重基因工程的基本原理是基因重组组， 外源外源 DNA 能在受体细胞表达能在受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。的理论基础是密码子的通用性。2.DNA 重组技术的基本工具有限重组技术的基本工具有限制性内切核酸酶、制性内切核酸酶、DNA 连接酶和连接酶和使目的基因进入受体细胞的载使目的基因进入受体细胞的载体。体。3.限制性内切核酸酶可识别双限制性内切核酸酶可识别双链链DNA 分子的某种特定核苷酸序分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割。列，并在特定位点上切割。4.E.coli DNA 连接酶只能连接黏连接酶只能连接黏性末端，而性末端，而 T4 DNA 连接酶既能连接

41、酶既能连接黏性末端连接黏性末端，也能连接平末端也能连接平末端。5.质粒作为基因工程的载体需具质粒作为基因工程的载体需具备的条件有：能在宿主细胞内稳备的条件有：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个或定保存并自我复制；具有一个或12/13多个限制酶切割位点；具有标记多个限制酶切割位点；具有标记基因。基因。6.在基因工程中使用的载体除质在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。等。1下列对基因工程的说法，错误的是下列对基因工程的说法，错误的是()A基因工程是在分子水平上进行设计和施工基因工程是在分子水平上进行设计和施工B基因工程产生的变异属于染色体变

42、异基因工程产生的变异属于染色体变异C基因工程可以导入不同种生物的基因基因工程可以导入不同种生物的基因D基因工程可定向改变生物性状基因工程可定向改变生物性状B基因工程是在基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的分子水平上进行设计和施工的，A 正确正确；基因工程基因工程属于基因重组属于基因重组，B 错误错误；基因工程可以导入不同种生物的基因基因工程可以导入不同种生物的基因，C 正确正确；基因工基因工程可按照人们的意愿，定向改变生物性状，程可按照人们的意愿，定向改变生物性状，D 正确。正确。2“分子缝合针分子缝合针”DNA 连接酶连接酶“缝合缝合”的部位是的部位是()A碱基对之间的氢键碱基对

43、之间的氢键B碱基与脱氧核糖碱基与脱氧核糖C双链双链 DNA 片段间的磷酸二酯键片段间的磷酸二酯键D脱氧核糖与脱氧核糖脱氧核糖与脱氧核糖C相邻的两个脱氧核苷酸之间由磷酸和脱氧核糖形成的磷酸二酯键连相邻的两个脱氧核苷酸之间由磷酸和脱氧核糖形成的磷酸二酯键连接，接，DNA 连接酶连接的是此化学键。连接酶连接的是此化学键。3质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法错误的是质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法错误的是()A质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切点质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切点C

44、质粒为小型环状质粒为小型环状 DNA 分子，存在于拟核分子，存在于拟核(区区)外的细胞质基质中外的细胞质基质中D质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制A质粒为小型环状质粒为小型环状 DNA 分子分子，不仅存在于细菌中不仅存在于细菌中，也存在于某些真核生也存在于某些真核生物中，但病毒中没有质粒；质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切物中，但病毒中没有质粒；质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切割位点；质粒为小型环状割位点；质粒为小型环状 DNA 分子，存在于细胞核或拟核外的细胞质基质中分子，存在于细胞核或拟核外的细胞质基质中；

45、13/13质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制。质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制。4下列是基因工程的有关问题，请回答：下列是基因工程的有关问题，请回答：(1)限制性内切核酸酶可以识别双链限制性内切核酸酶可以识别双链 DNA 分子中的特定核苷酸序列分子中的特定核苷酸序列， 并可以并可以使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的_(填化学键名称填化学键名称)断裂断裂，形成的形成的末端总体可分为两种类型，分别是末端总体可分为两种类型，分别是_。(2)目的基因和载体重组时需要的工具酶是目的基因和载体重组时需要的工具酶是_，与限制性内切核酸酶，与限制性内切核酸酶相比，它对所重组的相比，它对所重组的 DNA 两端碱基序列两端碱基序列_(填填“有有”或或“无无”)专一性要专一性要求。求。解析解析(1)限制性内切核酸酶作用的化学键是磷酸二酯键限制性内切核酸酶作用的化学键是磷酸二酯键。 限制性内切核酸限制性内切核酸酶切酶切割割DNA分子后形成平末端或黏性末端分子后形成平末端或黏性末端。 (2)目的基因与载体连接需要目的基因与载体连接需要用用DNA连接酶。连接酶。答案答案(1)磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端和平末端黏性末端和平末端(2)DNA 连接酶连接酶无无