1、11 DNA 重组技术的基本工具一、学习目标1、简述 DNA 重组技术所需三种基本工具的作用2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新二、重点和难点DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件课前预习案三、教材重温及自测1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和 ，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又 叫做 。2、限制性核酸内切酶 “分子手术刀”（1）切割 DNA 的工具是 ，又称 。（2）这类酶在生物体内能将外来的 DNA 切断，即能够限制异源
2、DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的 DNA 却无损害作用，这样可以保持细胞原有 的遗传信息。（3）由于这种切割作用是在 DNA 分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶） 。（4）DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片段，末端通常有两种形式，即 和。例 1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ）A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割 DNA 后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键3、 DNA 连接酶 “分子缝合针 ”根据 DNA 连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得
3、到的，称为 coliEDNA 连接酶。 coliEDNA 连接酶只能将 连接起来，不能将双链 DNA 片段平末端之间进行另一类是从 分离出来的，称为 T4DNA 连接酶。T 4DNA 连接酶既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的 ，又可以“缝合”双链 DNA 片段的，但连接 之间的效率比较低。例 2、下图为 DNA 分子的切割和连接过程。(1)EcoRI 是一种 酶，其识别序列是 ，切割位点是与 之间的 键。切割结果产生的 DNA 片段末端形式为。(2)不同来源 DNA 片段结合，在这里需要的酶应是 连接酶，此酶的作用是在 与 之间形成 键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平 末端的连接酶是
4、。4、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1 ）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工 具，将目的基因转移到宿主细 胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。（2 ）现在通常使用的载体是 ，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核 DNA 之外的环状 DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。（3 ）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以 复制，也可整合细菌拟核 DNA 中，随着拟核 DNA 的复制而复制。（4 ）其他载体还有 和 等。（5 ）作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，至少具有一个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些
5、标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。例 3、以下是两种限制酶切割后形成的 DNA 片段，分析回答问 题。(1)其中和 是由一种限制酶切割形成的 末端，两者要重组成一个 DNA 分子，所用 DNA 连接酶通常是 。(2) 和 是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组 DNA 片段，所用 DNA 连接酶通常是 。 四、课堂巩固（一）选择题 1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ）A、限制酶是一种酶，只识别 GAATTC 碱基序列B、EcoRI 切割的是 GA 之间的氢键C限制酶一般不切割自身的 DNA 分子，只切割外源 DNAD限制酶只存在于原核生物中2、
6、 DNA 连接酶催化的反应是( )ADNA 复制时母链与子链之间形成氢键 B黏性末端碱基之间形成氢键C两个 DNA 片段黏性末端之间的缝隙的连接 DA、B、C 都不正确3、作为基因的运输工具 载体，必须具备的条件及理由是 ( )A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、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，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选4、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是( )能自主复制 不能自主复制 结构很小 是蛋白质 是环状 RNA是环状 DNA 能“友好”地“借居”A、 B、 C
7、 D5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为( )A、目的基因上有标记 B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制 D以上都不正确6、关于质粒的叙述正确的是( )A、质粒是能够自我复制的环状 DNA 分子 B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因 D、质粒可在宿主外单独复制7、基因工程中可用作载体的是( )质粒 噬菌体 病毒 动物细胞核A、 B、 C D、8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是( )A、不能没有标记基因 B、是小型链状的 DNA 分子C、能够自我复制 D可与目的基因重组9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是( )A、 B、 C、 D10、要使目的基因与对应的载
8、体重组，所需的两种酶是( )(1)限制酶(2)连接酶(3)解旋酶(4)还原酶A、(1)(2)(3) B、(1)(2)(4) C、(1)(2) D、(1)(3)（二）填空题：11、把目的基因与质粒 DNA 缝合时，中间的碱基对靠 连接起来，而两链上的磷酸、脱氧核糖则在 的作用下连接起来。质粒是基因操作中经常用的 。12、基因工程又叫做 技术或 技术。这种技术是在生物体外，通过对 DNA 分子进行人工 和 ，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，产生出人类所需要的基因产物。 13、治疗糖尿病用的胰岛素，在过去主要是从动物(如猪、牛)体获得的。自 20 世纪 70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产胰岛素，其操作过程如图 15 所示：(1)图中的质粒存在于细菌细胞中，从其分子结构看，可确定它是一种 。(2)请根据碱基互补配对的原则判断，在连接酶的作用下，甲与乙能否拼接起来，并说明理由。(3)细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成两个，两个变成四个质粒的这种增加方式在遗传学上称为 。目的基因通过表达后，能使细菌产生胰岛素，这是因为基因具有控制 合成的功能。
