第3章第1節(jié)人教版選擇性必修3（第一課時(shí)）P67◎

基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在

DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做重組DNA技術(shù)。操作對(duì)象：操作水平：原理：結(jié)果：意義：基因（DNA）DNA分子水平基因重組創(chuàng)造出人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品定向改造生物遺傳特性；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙水母的綠色熒光蛋白基因◎

基因工程思考1：為什么不同生物的DNA可以進(jìn)行體外重組？基因工程誕生的理論基礎(chǔ)①DNA分子的基本組成單位相同，都是4種脫氧核苷酸；②空間結(jié)構(gòu)相同，都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。③都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則DNA平面結(jié)構(gòu)DNA立體結(jié)構(gòu)脫氧核糖含氮堿基磷酸◎

基因工程思考2：為什么一種生物的基因可以在另一種生物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)？基因工程誕生的理論基礎(chǔ)①基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。②遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。③生物界共用一套遺傳密碼。相同的遺傳信息在不同生物體內(nèi)表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)?！?/p>

重組DNA技術(shù)的基本工具

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲。當(dāng)番木瓜被這種病毒侵染后，產(chǎn)量會(huì)大大下降。科學(xué)家通過精心設(shè)計(jì)，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對(duì)如此微小的分子進(jìn)行操作，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，更需要專門的“分子工具”。那么，科學(xué)家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？▲

轉(zhuǎn)基因番木瓜（左）與非轉(zhuǎn)基因番木瓜（右）一

“分子手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）1.定義：主要是從原核生物中分離純化出來的2.來源：（限制酶不是一種酶，而是一類酶。）3.種類：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。數(shù)千種①②4.作用：切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，又稱限制酶。旁欄思考題你能根據(jù)所掌握的知識(shí)，推測(cè)限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？1、你能根據(jù)所掌握的知識(shí)，推測(cè)限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？

思維訓(xùn)練

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原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。2、為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中不具備這種限制酶識(shí)別的特定核苷酸序列，或通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。一

“分子手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）5.限制酶的識(shí)別序列：能被限制酶所識(shí)別的序列一般都有回文序列①在切割位點(diǎn)，DNA一條鏈正向讀的堿基序列與另一條鏈反向讀的堿基序列完全一致。②且在中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。思考：以下四種限制酶識(shí)別的特定序列有何特點(diǎn)？

大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由

組成，也有少數(shù)限制酶的識(shí)別序列由4個(gè)、8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸組成。6個(gè)核苷酸EcoRⅠ……G-A-A-T-T-C…………C-T-T-A-A-G……HindⅢ……A-A-G-C-T-T…………T-T-C-G-A-A……TaqⅠ………T-C-G-A………………A-G-C-T………一

“分子手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）6.結(jié)果：產(chǎn)生DNA片段末端，當(dāng)限制酶在它的識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA分子的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端。當(dāng)限制酶在它的識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的是平末端。(在G與A之間切割)(在G與C之間切割)5'5'3'3'5'5'3'3'①黏性末端②平末端EcoRI

限制酶SmaI限制酶識(shí)別序列：GAATTC識(shí)別序列：CCCGGG一

“分子手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）

限制酶名字的由來EcoRⅠ屬名Escherichia首字母種名coli前兩個(gè)字母R型菌株從中分離的第一個(gè)限制酶例如：流感嗜血桿菌(Haemophilusinfluenzae)d株中先后分離到3種限制酶，則分別命名為：HindIHindIIHindIII資料卡

限制酶是用生物屬名的頭一個(gè)字母與種加詞的頭兩個(gè)字母，組成了三個(gè)字母的略語，以此來表示這個(gè)酶是從哪種生物中分離出來的。限制酶的命名是根據(jù)細(xì)菌種類而定，以EcoRI為例:◎

考點(diǎn)突破【檢測(cè)1】

寫出下列限制酶切割形成的黏性末端BamHⅠ________EcoRⅠ________HindⅢ________BglⅡ________GATCAATTAGCTGATC

②不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端。（比如BamHⅠ、BglⅡ）①不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同?！窘馕觯好妇哂袑Ｒ恍?，識(shí)別的序列相同】同種限制酶切割的黏性末端一定相同嗎？不同種限制酶切出的黏性末端一定不同嗎？◎

考點(diǎn)突破【檢測(cè)2】下面哪項(xiàng)不具有限制酶識(shí)別序列的特征（）A．GAATTC

CTTAAG

B．GGGGCCCC

CCCCGGGG

C．CTGCAG

GACGTC

D．CTAAATC

GATTTAG

D【檢測(cè)3】請(qǐng)判斷：右側(cè)黏性末端是由______種限制酶作用產(chǎn)生的。3（2）限制酶切一次可斷開

個(gè)磷酸二酯鍵，產(chǎn)生

個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，產(chǎn)生

個(gè)黏性末端。要想獲得某個(gè)特定性狀的目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？222（1）限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵嗎？不能，限制酶只能識(shí)別并切開雙鏈DNA分子?！緳z測(cè)4】請(qǐng)結(jié)合限制酶的作用特點(diǎn)，回答以下問題：要切2個(gè)切口，產(chǎn)生4個(gè)黏性(平)末端。二DNA連接酶——“分子縫合針”1.作用：將兩個(gè)DNA片段連接起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。5′3′TACGTACTGAAT5′3′5′3′CGCGCG5′3′CGCGCG切口切口切口CT5′3′5′3′TAGCAGATTA5′3′5′3′CGCGCGCGCGCG完全互補(bǔ)的黏性末端能通過氫鍵暫時(shí)連接在一起，但并不穩(wěn)定。二DNA連接酶——“分子縫合針”2.種類：種類來源大腸桿菌T4噬菌體相同點(diǎn)不同點(diǎn)E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶都能將雙鏈DNA片段“縫合“起來，恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。E.coliDNA連接酶連接具有平末端的DNA片段的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于T4DNA連接酶。二DNA連接酶——“分子縫合針”旁欄思考題DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？▲

DNA復(fù)制中DNA聚合酶發(fā)揮作用AATT

GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶作用示意圖只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核苷酸鏈上，形成磷酸二酯鍵。二DNA連接酶——“分子縫合針”項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶相同作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對(duì)象作用結(jié)果用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要需要DNA的一條鏈作模板形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵二DNA連接酶——“分子縫合針”名稱作用部位作用結(jié)果限制酶

DNA連接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶磷酸二酯鍵堿基對(duì)之間的氫鍵將DNA切成兩個(gè)片段磷酸二酯鍵將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈幾種相關(guān)酶的比較1.如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(

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A．①②③④ B．①②④③C．①④②③