2025年高考生物一轮复习 53 第十单元 第48课 基因工程的基本工具和操作程序.docx

第48课基因工程的基本工具和操作程序

·学业质量水平要求·

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内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。

3.阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测、鉴定等步骤。

重组DNA技术的基本工具

1．基因工程的概念

(1)手段：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性。

(2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(3)水平：DNA分子水平。

(4)基础：生物化学、分子生物学和微生物学等学科。

2．基因工程的基本工具

(1)限制性内切核酸酶——“分子手术刀”

(2)DNA连接酶——“分子缝合针”

①作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。

②类型

常用类型

E.coliDNA连接酶

T4DNA连接酶

来源

大肠杆菌

T4噬菌体

特点

只缝合黏性末端

缝合黏性末端和平末端

(3)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

①作用：将外源基因送入受体细胞中。

②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。

③条件

a．具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA插入其中。

b．能在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。

c．具有标记基因，便于重组DNA分子的筛选。

3．DNA的粗提取与鉴定

(1)实验原理

DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。

①DNA不溶于酒精。

②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2__mol/L的NaCl溶液。

③在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。

(2)实验步骤

1．DNA连接酶能将两碱基间的氢键连接起来。(×)

2．E.coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。(×)

3．限制酶也可以识别和切割RNA。(×)

4．质粒是小型环状DNA分子，是基因工程中常用的载体。(√)

5．外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。(×)

6．切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。(×)

7．DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事。(×)

1．(选择性必修3P71旁栏思考改编)限制酶来源于原核生物，不能切割自己的DNA分子的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

2．(选择性必修3P72旁栏思考改编)DNA连接酶和DNA聚合酶的作用区别是DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链的末端。

考向1|基因工程中工具酶的应用

1．(2024·江苏淮安统考)基因工程中需使用多种工具酶，几种限制酶的切割位点如图所示。下列说法正确的是()

A．限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的末端，可以通过E.coliDNA连接酶相互连接

B．DNA连接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯键的形成

C．限制酶EcoRⅠ进行一次切割，会切断2个磷酸二酯键，形成1个游离的5′-末端

D．若两种限制酶的识别序列相同，则形成的末端一定能通过DNA连接酶相互连接

B解析：限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E.coliDNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，但连接平末端的效率较低，A错误。DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键；RNA聚合酶将单个核糖核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键，B正确。一个限制酶切割一次，使DNA双链断开，会有2个磷酸二酯键断裂，形成2个游离的5′-末端，C错误。若两种限制酶的识别序列相同，但由于识别的位点不同，切割形成的末端不同，则不能通过DNA连接酶相互连接，D错误。

与DNA有关的酶的比较

名称

作用部位

作用底物

作用结果

限制酶

磷酸二酯键

DNA

将链状DNA切成两个片段，将环状DNA切成一个片段

DNA连接酶

磷酸二酯键

DNA片段

将两个DNA片段连接为一个DNA分子

DNA聚合酶

磷酸二酯键

脱氧核苷酸

将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端

DNA(水解)酶

磷酸二酯键

DNA

将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸

解旋酶

碱基对之间的氢键

DNA

将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链

RNA聚合酶

磷酸二酯键

核糖核苷酸

将单个核糖