第1节重组DNA技术的基本工具 学案设计（一） ■■学习目标 1.掌握基因工程操作的三种工具（限制酶、DNA连接酶、载体） 2能够准确说出每一种操作工具的特点及用途 ■■自主预习 一、基因工程的概念 1操作场所：生物体外 2.操作技术 等技术 3.操作结果赋予生物新的_ 一创造出更符合人们需要的新的 和 4.操作水平： 水平。 二、重组DNA技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶（简称限制酶） 一“分子手术刀” 1)来源主要来自 (2)功能：能够识别双链DNA分子的特定 并使每一条链中特定部位的两个核 苷酸之间的_ 新开。 (③)大多数限制醇的识别序列由 个核苷酸组成，切割的结果是产生 末端 2.DNA连接酶 “分子合针 (1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的 (2)种类 较 c0 DNA 接酶 T4DNA连接酶 来源 特点 只能连接 慨可以连接 末端又可以连接 末端 3基因讲入受体细胞的载体一“分子运输车” 1)常用载体 它是 种裸露的、结构简单、独立于」 之外，具有 能力的 分子 (2)质粒适于用作基因载体的特点 「，质粒分子上有一个至多个 位点供外源DNA片段插入其中。 Ⅱ携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行 成 上，随受体DNA同步复制 Ⅲ质粒 上常有特殊的 便于 的筛选。 (3)基因工程中使用的载体除质粒外还有 等 ■■■课堂探究
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具 学案设计(一) 学习目标 1.掌握基因工程操作的三种工具(限制酶、DNA 连接酶、载体)。 2.能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。 自主预习 一、基因工程的概念 1.操作场所:生物体外。 2.操作技术: 等技术。 3.操作结果:赋予生物新的 ,创造出更符合人们需要的新的 和 。 4.操作水平: 水平。 二、重组 DNA 技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶(简称限制酶)——“分子手术刀” (1)来源:主要来自 。 (2)功能:能够识别双链 DNA 分子的特定 ,并使每一条链中特定部位的两个核 苷酸之间的 断开。 (3)大多数限制酶的识别序列由 个核苷酸组成,切割的结果是产生 末端。 2.DNA 连接酶——“分子缝合针” (1)作用:将双链 DNA 片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的 。 (2)种类 比较项 目 E.coli DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 来源 特点 只能连接 末 端 既可以连接 末端,又可以连接 末端 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)常用载体: ,它是一种裸露的、结构简单、独立于 之外,具有 能力的 分子。 (2)质粒适于用作基因载体的特点 Ⅰ.质粒分子上有一个至多个 位点,供外源 DNA 片段插入其中。 Ⅱ.携带外源 DNA 片段的质粒进入受体细胞后,能在细胞中进行 ,或 上,随受体 DNA 同步复制。 Ⅲ.质粒上常有特殊的 ,便于 的筛选。 (3)基因工程中使用的载体除质粒外,还有 等。 课堂探究
课堂探究一： 1.己知限制酶EcoR I和SmaI识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATIC和 CCCHGGG,在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类 EcoRI Smal EcoR I限制酶和SmaI限制酶识别的碱基序 填“相同或“不同，切割位点 (慎“相同或”不同”，说明限制僻具有 2.为什么限制爾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DNA分子？ 课堂探究二： 1.限制性内切核酸酶与DNA连接酶的区别 比较项目限制酶 DNA连接藕 使特定部位的 在DNA片段之间重新形 断裂 用于提取 用和 用于基因表达载体的构建 限制 关系 2.DNA连接刚与DNA聚合酶的比较 比较项目 DNA连接 DNA聚合 相点 作用实质相同都是催化 的形成 是否需 要模板 接DN 之间形成硫酸 加到已存在的DNA单片段上形成 用过 酯健 作用结牙 将已存在日 合成新的_ 连接 用途 3.限制性内切核酸酶和DNA连接酯的作用是否都体现了酶的专一性？ 课堂探究三： 细朐膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同
课堂探究一: 1.已知限制酶 EcoRⅠ和 SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为 G↓AATTC 和 CCC↓GGG,在图中写出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端并写出末端的种类。 EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列 (填“相同”或“不同”),切割位点 (填“相同”或“不同”),说明限制酶具有 性。 2.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 DNA 分子? 课堂探究二: 1.限制性内切核酸酶与 DNA 连接酶的区别 比较项目 限制酶 DNA 连接酶 不同 点 作 用 使特定部位的 断裂 在 DNA 片段之间重新形 成 应 用 用于提取 和 用于基因表达载体的构建 关系 2.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较 比较项目 DNA 连接酶 DNA 聚合酶 相同点 作用实质相同,都是催化 的形成 不同 点 是否需 要模板 接 DNA 链 双链 单链 作用过程 在 之间形成磷酸二 酯键 将 加到已存在的 DNA 单链片段上,形成磷 酸二酯键 作用结果 将已存在的 连接 合成新的 用途 3.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? 课堂探究三: 细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同?
■■■■☐核心素养专练 1.下列有关基因工程的叙述，错误的是( A基因工程产生的变异属于基因突变 B最常用的载体是质拉 C,工具酶主要有限制性内切核酸裤和DNA连接酶 D.该技术人为地增加了生物变异的范围，实现了物种间遗传物质的交换 2在 工程操作过程中，DNA连接酶的作用是( 将任意两个DNA片段连接起来 B将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来包括DNA片段和碱基对之间的氢健 C连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键 D只连接其有相同盘性末端的DNA片段碱基对之间的氢排 3.下列有关质粒的叙述，正确的是( A质粒是广泛存在于细菌细胞中的 种颗粒状细胞器 B.质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，能自我复制的环状双链DNA分子 C质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制 D.基因工程中常用的载体除了质粒外还有核DNA、动植物毒以及噬莆体 4.如图所示为限制酶BamH I、EcoR I、Hind以及BglⅡ的识别序列，箭头表示每一种 限制酶的特定切割位点，切割出来的DNA 可以互补黏合的限制酶及其正确 互补序列为() GATCC TTC- -A AGCTT--AGATCT- -CCTAGG--CTTAAG--TTCGAA--TCTAGA- A.BamH I和EcoR I:末端互补序列为-AATT B.BamH I和Hind亚末端互补序列为一GATC C.EcoR I和Hid:末端互补序列为一AATT- D.BamHI和BgL:末端互补序列为GATC 5.关于下图所示黏性末端的叙述，正确的是( -A--T-T-A-A① T-C-C-A② A-A- G-③ A①与③是由相同限制酶切割产生的 B.DNA连接酶可催化O与③的连接 C.经酶切形成④需要脱去2分子水 D.DNA连接酸与DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端 6.下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述.正确的是( A用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口有2个磷酸二酯雄被断开 B限制酶识别序列越短，则该序列在D八A中出现的概率就越大 C序列 CATG -GGATCC 被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D.T4DNA连接酶和E.coliDNA连接酶都能催化平末端和黏性末瑞的连接 7某细菌质粒上有标记基因（如图所示），通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否 转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基
核心素养专练 1.下列有关基因工程的叙述,错误的是( ) A.基因工程产生的变异属于基因突变 B.最常用的载体是质粒 C.工具酶主要有限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶 D.该技术人为地增加了生物变异的范围,实现了物种间遗传物质的交换 2.在基因工程操作过程中,DNA 连接酶的作用是( ) A.将任意两个 DNA 片段连接起来 B.将具有相同黏性末端的 DNA 片段连接起来,包括 DNA 片段和碱基对之间的氢键 C.连接具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段,即形成磷酸二酯键 D.只连接具有相同黏性末端的 DNA 片段碱基对之间的氢键 3.下列有关质粒的叙述,正确的是( ) A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 B.质粒是真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 之外,能自我复制的环状双链 DNA 分子 C.质粒只有在侵入宿主细胞后,才能在宿主细胞内复制 D.基因工程中常用的载体除了质粒外,还有核 DNA、动植物病毒以及噬菌体 4.如图所示为限制酶 BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及 BglⅡ的识别序列,箭头表示每一种 限制酶的特定切割位点,切割出来的 DNA 片段末端可以互补黏合的限制酶及其正确的末端 互补序列为( ) A.BamHⅠ和 EcoRⅠ;末端互补序列为—AATT— B.BamHⅠ和 HindⅢ;末端互补序列为—GATC— C.EcoRⅠ和 HindⅢ;末端互补序列为—AATT— D.BamHⅠ和 BglⅡ;末端互补序列为—GATC— 5.关于下图所示黏性末端的叙述,正确的是( ) ① ② ③ ④ A.①与③是由相同限制酶切割产生的 B.DNA 连接酶可催化①与③的连接 C.经酶切形成④需要脱去 2 分子水 D.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶均能作用于上述黏性末端 6.下列有关限制酶和 DNA 连接酶的叙述,正确的是( ) A.用限制酶酶切获得一个外源基因时得到两个切口,有 2 个磷酸二酯键被断开 B.限制酶识别序列越短,则该序列在 DNA 中出现的概率就越大 C.序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D.T4 DNA 连接酶和 E.coli DNA 连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接 7.某细菌质粒上有标记基因(如图所示),通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否 转入成功。外源基因插入的位置不同,细菌在培养基上的生长情况也不同,如图所示是外源基
因插入位置（插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组 后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的 细菌在含四环素的培养基上的生 生长状况 长状况 能生长 能生长 能生长 不能生长 不能生长 能生长 A.①是c:②是b,③是a B.①是a和b:②是a:③是b C.①是a和b:②是b:③是 D①总c②是a③是b 8下列说法不正确的有 ①限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的②DNA连接酶都是从原核生物中分离 得到的③所有限制酶识别的核苷酸序列均由6个核苷酸组成④不同限制酶切割DNA的 位点不同⑤有的质粒是单链DNA A.①②④⑤ B①②③6 D.①3④6 9.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中a表示标记基因.b表示胰岛素基因E:表示 某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因，后用DNA连接酶连接切 害割后的质粒和胰岛素基因.下列选项中不可能出现的是( 10.(多选)伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DN 分子。下列相关叙述正确的是( A不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端 B.DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯健 C.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性 末 D.限制酶和DNA连接醇的作用部位不同
因插入位置(插入点有 a、b、c)示意图,请根据表中提供的细菌生长情况,推测①②③三种重组 后细菌的外源基因插入点,正确的一组是( ) 插入 点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的 生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生 长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 A.①是 c;②是 b;③是 a B.①是 a 和 b;②是 a;③是 b C.①是 a 和 b;②是 b;③是 a D.①是 c;②是 a;③是 b 8.下列说法不正确的有( ) ①限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的 ②DNA 连接酶都是从原核生物中分离 得到的 ③所有限制酶识别的核苷酸序列均由 6 个核苷酸组成 ④不同限制酶切割 DNA 的 位点不同 ⑤有的质粒是单链 DNA A.①②④⑤ B.①②③⑤ C.②③④⑤ D.①③④⑤ 9.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因,其中 a 表示标记基因,b 表示胰岛素基因,E1 表示 某限制酶的酶切位点,现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因,后用 DNA 连接酶连接切 割后的质粒和胰岛素基因,下列选项中不可能出现的是( ) A B C D 10.(多选)伯格首先在体外进行了 DNA 改造的研究,成功地构建了第一个体外重组 DNA 分子。下列相关叙述正确的是( ) A.不同的 DNA 分子必须用同一种限制酶切割,才能产生相同的黏性末端 B.DNA 连接酶、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键 C.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时,产生的是黏性 末端 D.限制酶和 DNA 连接酶的作用部位不同
11.(多选)如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶EcoR】、BamH I的酶切位 点，P为转录的启动部位。己知目的基因的两端均有EcoR I、BamH I的酶切位点，受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( EcoR I BamH A将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR I酶切，在DNA连接酶作用下，由两个 DNA片段之间连接形成的产物有三种 4连接酶的作用是将酶切后得到的黏性未端连接起米形成一个重组质粒时无 酯键 C.为了防止目的基因和质粒自身环化酶切时可选用的酶是EcoR I和BamH I D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 12.(多选)作为基因的运输工具一载体必须只条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，以便提供大量的目的基因 B,具有多 限制酶切割位点，以便于目的基因的表达 C.具有某些标记基因，便于重组DNA分子的筛选 D.对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择 13.根据基因工程的有关知识回答下列问题： (L)限制酶切制DNA分子后产生的DNA片段，其末端类型通常有 和 (2)质粒载体用限制酶X《识别的序列由6个核苷酸组成)切割后产生的片段如下 AATTC…G GCTTAA 该酸识别的序列为 切到的部位是 (3)为使切割后的载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，还 可用限制酶Y切制，两种酶共同的特点是」 (4)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类即 DNA连接酶和 DNA连接酶，其中后者只能连接一种末瑞。 5)基因工程中除质粒外 也可作为载体 14基因工程所用的质粒载体主要是以天然细南质拉的冬种元件为基础重新组建的人工 质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图 所示。请据图回答问题 EcoR I BamH Amp BR322 Ter 复创原点 图 图二 图三
11.(多选)如图为某种质粒的简图,小箭头所指分别为限制酶 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位 点,P 为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( ) A.将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoRⅠ酶切,在 DNA 连接酶作用下,由两个 DNA 片段之间连接形成的产物有三种 B.DNA 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来,形成一个重组质粒时形成两 个磷酸二酯键 C.为了防止目的基因和质粒自身环化,酶切时可选用的酶是 EcoRⅠ和 BamHⅠ D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 12.(多选)作为基因的运输工具——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,以便提供大量的目的基因 B.具有多个限制酶切割位点,以便于目的基因的表达 C.具有某些标记基因,便于重组 DNA 分子的筛选 D.对宿主细胞无伤害,以便于重组 DNA 的鉴定和选择 13.根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)限制酶切割 DNA 分子后产生的 DNA 片段,其末端类型通常有 和 。 (2)质粒载体用限制酶 X(识别的序列由 6 个核苷酸组成)切割后产生的片段如下: AATTC……G G……CTTAA 该酶识别的序列为 ,切割的部位是 。 (3)为使切割后的载体与目的基因相连,含有目的基因的 DNA 除可用限制酶 X 切割外,还 可用限制酶 Y 切割,两种酶共同的特点是 。 (4)按其来源不同,基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类,即 DNA 连接酶和 DNA 连接酶,其中后者只能连接一种末端。 (5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为载体。 14.基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工 质粒,pBR322 质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如图一所示。请据图回答问题: 图一 图二 图三