高中生物难点剖析 11DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3 VIP专享VIP免费

难点剖析知识·巧学一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”基因工程的“分子手术刀”指的是DNA限制性核酸内切酶(以下简称限制酶)。限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定部分的两个核苷酸之间“切割”DNA分子。例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。目前已经发现了二百多种限制酶，它们的切点各不相同。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因就能被某种限制酶切割下来。疑点突破限制性内切酶识别序列和切开部位有何特点？限制酶所识别的序列，大多数是由6个核苷酸组成，也有少数识别序列由4、5或8个核苷酸组成，但都可以找到一条中轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的；任何一种限制酶因其本身性质所决定，都只识别和切断特定的核苷酸序列，而不是在任何部位都能将DNA切开。要点提示当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA两条链分别切开时，产生的是黏性末端；在中轴线处切开时，产生的是平末端。二、DNA连接酶——“分子缝合针”被限制酶切开的黏性末端，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对。可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端黏合起来，似乎就可以合成重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的，互补的碱基处虽然连接起来，但是这种连接只相当于把断成两截的梯子中间的踏板连接起来，两边扶手的断口处还没有连接起来。要把扶手的断口处连接起来，也就是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来，还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。辨析比较DNA连接酶和DNA聚合酶有何异同点？相同点：两者都是催化形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成）；都由蛋白质构成。不同点：（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键，也不是连接互补碱基之间的氢键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上（不能连接单链DNA）的两个缺口同时连接起来。因此，DNA连接酶不需要模板。三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”要将一个外源基因送入受体细胞，还需要有运输工具，这就是运载体。作为运载体的物质必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选。目前，符合上述条件并经常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一。质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但是，质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。因为土壤农杆菌很容易感染植物细胞，所以科学家培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒作运载体。难点剖析作为基因工程中的“分子运输车”——载体，应具备以下条件：（1）必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上；（2）载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制；（3）必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选；（4）必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去；（5）大小应合适，太大则不易操作。问题·探究问题1如何准确理解基因工程的含义？探究：（1）它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的技术；（2）在DNA分子水平进行操作；（3）是体外进行的人为的基因重组；（4）一旦成功，便可遗传；（5）主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术。问题2基因操作过程中，只用到限制性内切酶和DNA连接酶吗？探究：在基因操作过程中，除了以上两种酶以外，还...