1、專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具一、基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程一、基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程1.1.基因工程概念基因工程概念: :(1)(1)操作環(huán)境操作環(huán)境: :生物體外。生物體外。(2)(2)操作對(duì)象操作對(duì)象: :基因。基因。(3)(3)操作水平操作水平:_:_水平。水平。(4)(4)主要技術(shù)主要技術(shù):_:_和和_等技術(shù)。等技術(shù)。(5)(5)操作結(jié)果操作結(jié)果: :賦予生物新的賦予生物新的_,_,創(chuàng)造出更符合人們需要的創(chuàng)造出更符合人們需要的新的新的_和生物產(chǎn)品。和生物產(chǎn)品。(6)(6)操作原理操作原理:_:_。DNADNA分子分子DNADNA重組重組轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因遺

2、傳特性遺傳特性生物類型生物類型基因重組基因重組2.2.基因工程的基礎(chǔ)理論和技術(shù)支持基因工程的基礎(chǔ)理論和技術(shù)支持( (連線連線):):二、基因工程的基本工具二、基因工程的基本工具1.1.限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶( (也稱也稱“限制酶限制酶”)“)“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”: :(1)(1)來(lái)源來(lái)源: :主要來(lái)自主要來(lái)自_。(2)(2)種類種類: :約約_種。種。(3)(3)特點(diǎn)特點(diǎn): :具有專一性。具有專一性。識(shí)別雙鏈識(shí)別雙鏈DNADNA分子的某種分子的某種_。切割特定核苷酸序列中的特定位點(diǎn)。切割特定核苷酸序列中的特定位點(diǎn)。(4)(4)作用作用: :斷開(kāi)兩個(gè)核苷酸之間的斷開(kāi)兩個(gè)核苷酸之間的

3、_。(5)(5)結(jié)果結(jié)果: :產(chǎn)生產(chǎn)生_或或_。原核生物原核生物4 0004 000特定核苷酸序列特定核苷酸序列磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端平末端平末端2.DNA2.DNA連接酶連接酶“分子縫合針?lè)肿涌p合針”: :(1)(1)作用作用: :將將_“_“縫合縫合”起來(lái)起來(lái), ,恢復(fù)被恢復(fù)被_切開(kāi)的兩切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的個(gè)核苷酸之間的_。雙鏈雙鏈DNADNA片段片段限制酶限制酶磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵(2)(2)種類種類: :種類種類來(lái)源來(lái)源特點(diǎn)特點(diǎn)_DNADNA連接酶連接酶_只能只能“縫合縫合”具有具有_的的雙鏈雙鏈DNADNA片段片段T T4 4DNADNA連接酶連接酶T T4 4噬菌體

4、噬菌體既可以既可以“縫合縫合”雙鏈雙鏈DNADNA片段互補(bǔ)的片段互補(bǔ)的_,_,又可以又可以“縫合縫合”雙鏈雙鏈DNADNA片段的片段的_EcoliEcoli大腸桿菌大腸桿菌互補(bǔ)黏性末端互補(bǔ)黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端3.3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”: :(1)(1)種類。種類。質(zhì)粒質(zhì)粒: :常存在于常存在于_和和_中中, ,是一種分子質(zhì)量較小的、是一種分子質(zhì)量較小的、環(huán)狀的、裸露的環(huán)狀的、裸露的DNADNA分子分子, ,獨(dú)立于擬核之外。獨(dú)立于擬核之外。噬菌體的衍生物和噬菌體的衍生物和_等。等。(2)(2)目的。目的。將目的基因?qū)⒛康幕騙到宿

5、主細(xì)胞中去。到宿主細(xì)胞中去。在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量_。原核細(xì)胞原核細(xì)胞酵母菌酵母菌動(dòng)植物病毒動(dòng)植物病毒轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)制復(fù)制(3)(3)必備條件。必備條件。在宿主細(xì)胞中保存下來(lái)并大量在宿主細(xì)胞中保存下來(lái)并大量_。有多個(gè)有多個(gè)_。有一定的有一定的_,_,便于篩選。便于篩選。對(duì)對(duì)_無(wú)害。無(wú)害。復(fù)制復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因標(biāo)記基因受體細(xì)胞受體細(xì)胞三、重組三、重組DNADNA分子的模擬操作分子的模擬操作1.1.材料用具材料用具: :剪刀代表剪刀代表_,_,透明膠條代表透明膠條代表_。2.2.切割位點(diǎn)切割位點(diǎn): :(1)(1)分別從兩塊硬紙板上的一條分別從

6、兩塊硬紙板上的一條DNADNA鏈上找出鏈上找出_序列序列, ,并并選選_之間作切口進(jìn)行之間作切口進(jìn)行“切割切割”。(2)(2)再?gòu)牧硪粭l鏈上再?gòu)牧硪粭l鏈上_之間尋找之間尋找EcoREcoR相應(yīng)的切口剪開(kāi)。相應(yīng)的切口剪開(kāi)。3.3.操作結(jié)果操作結(jié)果: :若操作正確若操作正確, ,不同顏色的黏性末端應(yīng)能不同顏色的黏性末端應(yīng)能_;_;否則否則, ,說(shuō)明操作有誤。說(shuō)明操作有誤。EcoREcoRDNADNA連接酶連接酶G-A-A-T-T-CG-A-A-T-T-CG-AG-A互補(bǔ)的堿基互補(bǔ)的堿基互補(bǔ)配對(duì)互補(bǔ)配對(duì)【易錯(cuò)辨析】【易錯(cuò)辨析】1.1.基因工程的原理是基因重組基因工程的原理是基因重組, ,不過(guò)在這里這

7、種變異是定向的。不過(guò)在這里這種變異是定向的。( ( ) )2.DNA2.DNA重組技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、重組技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNADNA連接酶和載體。連接酶和載體。( ( ) )【分析】【分析】注意是注意是“工具酶工具酶”, ,載體不是酶。載體不是酶。3.DNA3.DNA聚合酶也可以用作聚合酶也可以用作DNADNA重組技術(shù)的工具。重組技術(shù)的工具。( ( ) )【分析】【分析】DNADNA聚合酶的作用是將單個(gè)的脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸聚合酶的作用是將單個(gè)的脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上鏈上, ,即一個(gè)一個(gè)地往上即一個(gè)一個(gè)地往上“聚聚”; ;而而DNADNA連接酶連接的是連接酶

8、連接的是DNADNA片段片段, ,即一即一片一片地片一片地“連連”。4.4.限制酶在原來(lái)的原核細(xì)胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞自身有害。限制酶在原來(lái)的原核細(xì)胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞自身有害。( ( ) )【分析】【分析】限制酶切割外源限制酶切割外源DNA,DNA,而使之失效而使之失效, ,達(dá)到保護(hù)自身細(xì)胞的目的。達(dá)到保護(hù)自身細(xì)胞的目的。5.5.限制酶和限制酶和DNADNA連接酶的作用部位一致連接酶的作用部位一致, ,但作用相反。但作用相反。( ( ) )6.DNA6.DNA連接酶既能連接黏性末端連接酶既能連接黏性末端, ,又能連接平末端。又能連接平末端。( ( ) )【分析】【分析】E EcoliDNAcoliDNA連接酶只能

9、連接相同或互補(bǔ)的黏性末端連接酶只能連接相同或互補(bǔ)的黏性末端, ,而而T T4 4DNADNA連接酶既能連接相同或互補(bǔ)的黏性末端連接酶既能連接相同或互補(bǔ)的黏性末端, ,又能連接平末端。又能連接平末端。7.7.載體的種類有質(zhì)粒、載體的種類有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等, ,其中動(dòng)其中動(dòng)植物病毒必須是植物病毒必須是DNADNA病毒。病毒。( ( ) )8.DNA8.DNA連接酶能連接所有相同或互補(bǔ)的黏性末端連接酶能連接所有相同或互補(bǔ)的黏性末端, ,故該酶沒(méi)有專一故該酶沒(méi)有專一性。性。( ( ) )【分析】【分析】任何酶都具有專一性。酶的專一性是指一種酶只能催化一種任

10、何酶都具有專一性。酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)或一類化學(xué)反應(yīng), ,黏性末端相連接屬于一類合成反應(yīng)。黏性末端相連接屬于一類合成反應(yīng)。一、基因工程的工具酶一、基因工程的工具酶1.1.限制酶限制酶: :(1)(1)限制酶的作用。限制酶的作用。因?yàn)橄拗泼妇哂刑厥獾淖R(shí)別和切割功能因?yàn)橄拗泼妇哂刑厥獾淖R(shí)別和切割功能, ,在基因工程中被用于從在基因工程中被用于從DNADNA分分子上切割獲取目的基因和對(duì)載體進(jìn)行切割。子上切割獲取目的基因和對(duì)載體進(jìn)行切割。(2)(2)限制酶切割方式。限制酶切割方式。上下交錯(cuò)切割上下交錯(cuò)切割: :限制酶在限制酶在DNADNA雙鏈的不同位置切割雙鏈的不同位置切割D

11、NA(DNA(即在識(shí)別序列即在識(shí)別序列的中軸線兩側(cè)切割的中軸線兩側(cè)切割),),產(chǎn)生的產(chǎn)生的DNADNA片段的末端兩條鏈一長(zhǎng)一短片段的末端兩條鏈一長(zhǎng)一短, ,不是平齊不是平齊的的, ,即黏性末端即黏性末端, ,如下圖如下圖: :上下對(duì)稱切割上下對(duì)稱切割: :限制酶在限制酶在DNADNA雙鏈的相同位置切割雙鏈的相同位置切割DNADNA分子分子( (即沿著識(shí)即沿著識(shí)別序列的中軸線切割別序列的中軸線切割),),這樣產(chǎn)生的末端兩條鏈平齊這樣產(chǎn)生的末端兩條鏈平齊, ,即平末端即平末端, ,如下圖如下圖: :2.DNA2.DNA連接酶連接酶: :(1)(1)作用。作用。將具有相同或互補(bǔ)黏性末端以及具有平末端

12、的將具有相同或互補(bǔ)黏性末端以及具有平末端的DNADNA片段片段“縫合縫合”成新成新的的DNADNA分子。分子。(2)(2)連接方式。連接方式。EcoliDNAEcoliDNA連接酶和連接酶和T T4 4DNADNA連接酶均可把黏性末端之間的縫隙連接酶均可把黏性末端之間的縫隙“縫合縫合”起來(lái)起來(lái), ,相當(dāng)于把梯子兩邊的扶手的斷口連接起來(lái)相當(dāng)于把梯子兩邊的扶手的斷口連接起來(lái), ,形成兩個(gè)磷酸二酯鍵。形成兩個(gè)磷酸二酯鍵。DNADNA連接酶與堿基之間的氫鍵形成無(wú)關(guān)。連接酶與堿基之間的氫鍵形成無(wú)關(guān)。3.3.與與DNADNA分子相關(guān)的四種酶的比較分子相關(guān)的四種酶的比較: :種類種類項(xiàng)目項(xiàng)目限制酶限制酶DN

13、ADNA連接酶連接酶DNADNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用作用底物底物DNADNA分子分子DNADNA分子片段分子片段脫氧脫氧核苷酸核苷酸DNADNA分子分子作用作用部位部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵堿基對(duì)間堿基對(duì)間的氫鍵的氫鍵種類種類項(xiàng)目項(xiàng)目限制酶限制酶DNADNA連接酶連接酶DNADNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用作用特點(diǎn)特點(diǎn)切割目的基因及載切割目的基因及載體體, ,特異性識(shí)別核特異性識(shí)別核苷酸序列苷酸序列, ,使特定使特定部位的磷酸二酯鍵部位的磷酸二酯鍵斷開(kāi)斷開(kāi)將雙鏈將雙鏈DNADNA片片段段“縫合縫合”起起來(lái)來(lái), ,恢復(fù)磷酸恢復(fù)磷酸二酯鍵二酯鍵將單個(gè)

14、脫將單個(gè)脫氧核苷酸氧核苷酸添加到脫添加到脫氧核苷酸氧核苷酸鏈上鏈上將將DNADNA兩兩條鏈之間條鏈之間的氫鍵打的氫鍵打開(kāi)開(kāi)作用作用結(jié)果結(jié)果形成黏性末端或平形成黏性末端或平末端末端形成重組形成重組DNADNA分子分子形成新的形成新的DNADNA分子分子形成單鏈形成單鏈DNADNA分子分子應(yīng)用應(yīng)用基因工程基因工程DNADNA復(fù)制復(fù)制【微點(diǎn)撥】【微點(diǎn)撥】(1)(1)限制酶特異性識(shí)別和切割的部位具有回文序列。即在切割部位限制酶特異性識(shí)別和切割的部位具有回文序列。即在切割部位, ,一條鏈正向讀的堿基順序一條鏈正向讀的堿基順序, ,與另一條鏈反向讀的順序完全一致。例與另一條鏈反向讀的順序完全一致。例如如:

15、EcoR:EcoR限制酶識(shí)別的限制酶識(shí)別的DNADNA序列為序列為 或或GAATTC,GAATTC,為回文序?yàn)榛匚男蛄小Ａ小?2)(2)限制酶和限制酶和DNADNA連接酶作用部位相同連接酶作用部位相同, ,但作用正好相反但作用正好相反, ,都是特定部位都是特定部位的磷酸二酯鍵的磷酸二酯鍵, ,前者是前者是“切割切割”, ,后者是后者是“縫合縫合”。GAATTCCTTAAG(3)(3)不同不同DNADNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端一定是相同的。分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端一定是相同的。DNADNA連接酶既能連接相同的黏性末端連接酶既能連接相同的黏性末端, ,又能連接互補(bǔ)的黏性末

16、端。又能連接互補(bǔ)的黏性末端。(4)DNA(4)DNA連接酶無(wú)識(shí)別的特異性連接酶無(wú)識(shí)別的特異性, ,對(duì)于相同或互補(bǔ)的黏性末端以及平末對(duì)于相同或互補(bǔ)的黏性末端以及平末端都能連接。所以端都能連接。所以, ,限制酶種類多限制酶種類多,DNA,DNA連接酶種類少。連接酶種類少。【題組過(guò)關(guān)】【題組過(guò)關(guān)】1.1.下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述, ,錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的是( () )A.A.一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核糖核苷酸序列一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核糖核苷酸序列B.B.限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度、限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度、pHp

17、H的影響的影響, ,總有一個(gè)最合適的條總有一個(gè)最合適的條件件C.C.限制性核酸內(nèi)切酶能破壞相鄰脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵限制性核酸內(nèi)切酶能破壞相鄰脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵D.D.限制性核酸內(nèi)切酶不只存在于原核生物中限制性核酸內(nèi)切酶不只存在于原核生物中, ,其合成場(chǎng)所是核糖體其合成場(chǎng)所是核糖體【解題關(guān)鍵】【解題關(guān)鍵】(1)(1)知道知道“限制酶只能識(shí)別和切割限制酶只能識(shí)別和切割DNA”DNA”是解答本題的關(guān)是解答本題的關(guān)鍵鍵; ;(2)(2)回顧必修回顧必修1 1所學(xué)有關(guān)的酶的本質(zhì)、特點(diǎn)以及作用機(jī)理所學(xué)有關(guān)的酶的本質(zhì)、特點(diǎn)以及作用機(jī)理, ,對(duì)分析選項(xiàng)對(duì)分析選項(xiàng)B B、C C、D D至關(guān)重要。至關(guān)重要。

18、【解析】【解析】選選A A。本題考查基因工程的。本題考查基因工程的“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制酶的作限制酶的作用、特點(diǎn)和來(lái)源。限制酶只能夠識(shí)別雙鏈用、特點(diǎn)和來(lái)源。限制酶只能夠識(shí)別雙鏈DNADNA分子的某種特定的脫氧分子的某種特定的脫氧核苷酸序列核苷酸序列, ,不能識(shí)別不能識(shí)別RNARNA分子的核糖核苷酸序列分子的核糖核苷酸序列,A,A項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤; ;同其他的同其他的酶一樣酶一樣, ,限制酶同樣受溫度和限制酶同樣受溫度和pHpH的影響的影響, ,而且具有發(fā)揮最大催化效率的而且具有發(fā)揮最大催化效率的最適溫度和最適最適溫度和最適pH,BpH,B項(xiàng)正確項(xiàng)正確; ;限制酶催化的是特定部位磷酸二酯鍵的限

19、制酶催化的是特定部位磷酸二酯鍵的斷裂斷裂, ,屬于水解反應(yīng)屬于水解反應(yīng),C,C項(xiàng)正確項(xiàng)正確; ;限制酶主要從原核生物中分離純化限制酶主要從原核生物中分離純化, ,也也有來(lái)自真核細(xì)胞的有來(lái)自真核細(xì)胞的, ,其本質(zhì)是蛋白質(zhì)其本質(zhì)是蛋白質(zhì), ,在核糖體上合成在核糖體上合成,D,D項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。2.(20152.(2015廣州高二檢測(cè)廣州高二檢測(cè)) )下圖所示的酶下圖所示的酶M M和酶和酶N N是兩種限制酶是兩種限制酶, ,圖中圖中DNADNA片段只注明了黏性末端處的堿基種類片段只注明了黏性末端處的堿基種類, ,其他堿基的種類未作注明。其他堿基的種類未作注明。(1)(1)酶酶M M特異性切割的特異性

20、切割的DNADNA片段是片段是 , ,則酶則酶N N特異性切割的特異性切割的DNADNA片片段是段是。(2)(2)多個(gè)片段乙和多個(gè)片段丁混合在一起多個(gè)片段乙和多個(gè)片段丁混合在一起, ,用用DNADNA連接酶拼接得到環(huán)狀連接酶拼接得到環(huán)狀DNA,DNA,其中只由兩個(gè)其中只由兩個(gè)DNADNA片段連接成的環(huán)狀片段連接成的環(huán)狀DNADNA分子有分子有種。種。【解題關(guān)鍵】【解題關(guān)鍵】(1)(1)運(yùn)用逆向思維運(yùn)用逆向思維, ,將切口將切口“縫合縫合”, ,尋找特定序列。尋找特定序列。(2)(2)既要找出相同或互補(bǔ)的黏性末端既要找出相同或互補(bǔ)的黏性末端, ,又要注意題干里的條件又要注意題干里的條件“多多個(gè)個(gè)

21、”。【解析】【解析】本題考查限制酶的切割特點(diǎn)。限制酶識(shí)別的是本題考查限制酶的切割特點(diǎn)。限制酶識(shí)別的是DNADNA上特定的上特定的回文序列回文序列, ,切割的是特定部位的磷酸二酯鍵。既然酶切割的是特定部位的磷酸二酯鍵。既然酶M M識(shí)別的是片段乙識(shí)別的是片段乙和丙相接后的特定序列和丙相接后的特定序列, ,那么酶那么酶N N識(shí)別的就一定是片段甲和乙相接后的識(shí)別的就一定是片段甲和乙相接后的特定序列特定序列, ,這兩個(gè)序列都具有回文的特點(diǎn)。片段乙和片段丁是同種限這兩個(gè)序列都具有回文的特點(diǎn)。片段乙和片段丁是同種限制酶切割后形成的制酶切割后形成的, ,二者存在相同的黏性末端二者存在相同的黏性末端, ,完全可

22、以首尾相接完全可以首尾相接, ,形形成環(huán)狀的成環(huán)狀的DNADNA分子分子( (乙乙丁丁););又由于是多個(gè)片段混合在一起又由于是多個(gè)片段混合在一起, ,乙和丁本乙和丁本身也會(huì)發(fā)生身也會(huì)發(fā)生“兩兩兩兩”連接連接, ,形成形成( (乙乙乙乙) )和和( (丁丁丁丁) )兩種環(huán)狀的兩種環(huán)狀的DNADNA分分子。子。答案答案: :(1) (1) (2)3(2)3【誤區(qū)警示】【誤區(qū)警示】(1)(1)限制酶識(shí)別的序列一般是特定的回文核苷酸序列限制酶識(shí)別的序列一般是特定的回文核苷酸序列;DNA;DNA連接酶連接連接酶連接的是相同或互補(bǔ)的黏性末端的是相同或互補(bǔ)的黏性末端, ,而有的而有的DNADNA連接酶連接

23、平末端后也會(huì)形成連接酶連接平末端后也會(huì)形成特定的回文序列。特定的回文序列。(2)(2)同一種限制酶一定能切出相同的黏性末端同一種限制酶一定能切出相同的黏性末端, ,相同的黏性末端不一定相同的黏性末端不一定來(lái)自同一種限制酶的切割來(lái)自同一種限制酶的切割, ,但同樣能相互連接。但同樣能相互連接。【補(bǔ)償訓(xùn)練】【補(bǔ)償訓(xùn)練】在基因工程中用來(lái)修飾改造生物基因的工具是在基因工程中用來(lái)修飾改造生物基因的工具是( () )A.A.限制酶和限制酶和DNADNA連接酶連接酶B.B.限制酶和水解酶限制酶和水解酶C.C.限制酶和載體限制酶和載體D.DNAD.DNA連接酶和載體連接酶和載體【解析】【解析】選選A A。基因工

24、程中的操作工具有。基因工程中的操作工具有3 3種種, ,即即“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”“”“分分子縫合針子縫合針”“”“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”。限制酶的作用是通過(guò)識(shí)別和切割從。限制酶的作用是通過(guò)識(shí)別和切割從DNADNA分子上獲取目的基因分子上獲取目的基因, ,而而DNADNA連接酶是將目的基因連接到載體上連接酶是將目的基因連接到載體上, ,載體載體起運(yùn)輸工具的作用起運(yùn)輸工具的作用, ,攜帶著目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞攜帶著目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞, ,顯然顯然, ,對(duì)對(duì)( (目的目的) )基基因起修飾作用的是限制酶和因起修飾作用的是限制酶和DNADNA連接酶。連接酶。二、基因工程中常用的載體二、基因工程中

25、常用的載體質(zhì)粒質(zhì)粒1.1.特點(diǎn)特點(diǎn): :質(zhì)粒是一種裸露的、小型、雙鏈、環(huán)狀質(zhì)粒是一種裸露的、小型、雙鏈、環(huán)狀DNADNA分子。分子。2.2.本質(zhì)本質(zhì): :質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNADNA之外的小型之外的小型DNADNA分子分子, ,不是細(xì)胞器。不是細(xì)胞器。3.3.質(zhì)粒作為載體所具備的條件質(zhì)粒作為載體所具備的條件: :(1)(1)能自我復(fù)制能自我復(fù)制: :能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制, ,或整合到染色體或整合到染色體DNADNA上上, ,隨染色體隨染色體DNADNA進(jìn)行同步復(fù)制。進(jìn)行同步復(fù)制。(2)(2)有切割位點(diǎn)有切割位點(diǎn): :有一個(gè)至多個(gè)限制酶

26、切割位點(diǎn)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn), ,供外源基因插入。供外源基因插入。(3)(3)具有標(biāo)記基因具有標(biāo)記基因: :具有特殊的標(biāo)記基因具有特殊的標(biāo)記基因, ,供重組供重組DNADNA的鑒定和選擇。的鑒定和選擇。(4)(4)無(wú)毒害作用無(wú)毒害作用: :對(duì)受體細(xì)胞無(wú)毒害作用對(duì)受體細(xì)胞無(wú)毒害作用, ,否則受體細(xì)胞將受到損傷甚否則受體細(xì)胞將受到損傷甚至死亡。至死亡。4.4.作用作用: :(1)(1)作為運(yùn)輸工具作為運(yùn)輸工具, ,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(2)(2)質(zhì)粒攜帶目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。質(zhì)粒攜帶目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。【微點(diǎn)撥】【微點(diǎn)撥】(1)(1)基因工程中的

27、載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同, ,前者的實(shí)質(zhì)是前者的實(shí)質(zhì)是DNADNA分子分子, ,能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞, ,后者是蛋白質(zhì)后者是蛋白質(zhì), ,與細(xì)胞膜的選擇與細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性有關(guān)。透過(guò)性有關(guān)。(2)(2)一般來(lái)說(shuō)一般來(lái)說(shuō), ,天然載體不能同時(shí)滿足上述條件天然載體不能同時(shí)滿足上述條件, ,要對(duì)其進(jìn)行人工改造要對(duì)其進(jìn)行人工改造才可以使用。才可以使用。(3)(3)標(biāo)記基因的篩選原理。標(biāo)記基因的篩選原理。前提前提: :載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入

28、的受體細(xì)胞沒(méi)有抵抗相關(guān)抗生素的能力。要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒(méi)有抵抗相關(guān)抗生素的能力。過(guò)程過(guò)程: :含有某抗生素抗性基因的載體導(dǎo)入受體細(xì)胞含有某抗生素抗性基因的載體導(dǎo)入受體細(xì)胞, ,抗性基因在受體抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)細(xì)胞內(nèi)表達(dá), ,受體細(xì)胞對(duì)該抗生素產(chǎn)生抗性受體細(xì)胞對(duì)該抗生素產(chǎn)生抗性, ,然后在培養(yǎng)基中加入該抗然后在培養(yǎng)基中加入該抗生素。生素。結(jié)果結(jié)果: :在培養(yǎng)基上在培養(yǎng)基上, ,被抗生素殺死的是沒(méi)有抗性的受體細(xì)胞被抗生素殺死的是沒(méi)有抗性的受體細(xì)胞, ,沒(méi)被殺沒(méi)被殺死的具有抗性的受體細(xì)胞得以篩選。死的具有抗性的受體細(xì)胞得以篩選。【題組過(guò)關(guān)】【題組過(guò)關(guān)】1.1.質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載

29、工具。下列有關(guān)敘述正確質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是的是( () )A.A.質(zhì)粒是只存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈質(zhì)粒是只存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNADNA分子分子B.B.在所有的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)在所有的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)C.C.攜帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體攜帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體DNADNA上才會(huì)上才會(huì)隨后者的復(fù)制而復(fù)制隨后者的復(fù)制而復(fù)制D.D.質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNADNA的鑒定選擇的鑒定

30、選擇【解題關(guān)鍵】【解題關(guān)鍵】解答本題要注意解答本題要注意,A,A、B B、C C三個(gè)選項(xiàng)中都存在絕對(duì)化的詞三個(gè)選項(xiàng)中都存在絕對(duì)化的詞語(yǔ)語(yǔ):“:“只存在只存在”“”“總能總能”“”“只有只有”等等, ,這些詞語(yǔ)往往與生物學(xué)事實(shí)不符。這些詞語(yǔ)往往與生物學(xué)事實(shí)不符。【解析】【解析】選選D D。質(zhì)粒不只分布于原核生物中。質(zhì)粒不只分布于原核生物中, ,在真核生物在真核生物酵母菌細(xì)酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布胞內(nèi)也有分布,A,A項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤; ;并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具,B,B項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤; ;重組

31、質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后胞后, ,可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制, ,也可以整合后復(fù)制也可以整合后復(fù)制,C,C項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤; ;質(zhì)粒上抗質(zhì)粒上抗性基因常作為標(biāo)記基因性基因常作為標(biāo)記基因,D,D項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。2.(20152.(2015濟(jì)南高二檢測(cè)濟(jì)南高二檢測(cè)) )目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒,pBR322,pBR322質(zhì)粒是較早質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體構(gòu)建的質(zhì)粒載體, ,其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)

32、要有抗性基因構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因, ,以便于以便于_。(2)pBR322(2)pBR322分子中有單個(gè)分子中有單個(gè)EcoREcoR限制酶作用位點(diǎn)限制酶作用位點(diǎn),EcoR,EcoR只能識(shí)別序只能識(shí)別序列列GAATTC,GAATTC,并只能在并只能在G G與與A A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1 1個(gè)個(gè)EcoREcoR的切點(diǎn)的切點(diǎn), ,請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoREcoR切割后所形成切割后所形成的黏性末端。的黏性末端。(3)pBR322(3)pBR322分子中另有單個(gè)的分子中另有單個(gè)的BamHBamH限制酶作用位點(diǎn)限制酶

33、作用位點(diǎn), ,現(xiàn)將經(jīng)現(xiàn)將經(jīng)BamHBamH處處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglBgl處理得到的目的基因處理得到的目的基因, ,通過(guò)酶作用通過(guò)酶作用恢復(fù)恢復(fù)鍵鍵, ,成功獲得了重組質(zhì)粒成功獲得了重組質(zhì)粒, ,說(shuō)明說(shuō)明_。(4)(4)為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無(wú)為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無(wú)ampampR R和和tettetR R的大腸桿菌的大腸桿菌, ,將將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng), ,得到如圖二的菌落。再將得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上滅菌絨布按到培養(yǎng)基上, ,使絨布面沾上菌落使絨布面沾上菌落, ,

34、然后將絨布按到含四環(huán)素然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)的培養(yǎng)基上培養(yǎng), ,得到如圖三的結(jié)果得到如圖三的結(jié)果( (空圈表示與圖二對(duì)照無(wú)菌落的位空圈表示與圖二對(duì)照無(wú)菌落的位置置) )。與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是。與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是, ,圖圖三結(jié)果顯示三結(jié)果顯示, ,多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是。【解題關(guān)鍵】【解題關(guān)鍵】(1)(1)明確基因工程中工具酶的作用及特點(diǎn)。明確基因工程中工具酶的作用及特點(diǎn)。(2)(2)理解質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)組成及作用。理解質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)組成及作用。【解析】【解析】(1)(1)質(zhì)粒作為基因表達(dá)載體的條件之一是要有抗性基因質(zhì)粒作為基因表達(dá)載體

35、的條件之一是要有抗性基因, ,以便以便于篩選于篩選( (鑒別鑒別) )目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。(2)(2)同一種限制酶切割同一種限制酶切割DNADNA分子產(chǎn)生的黏性末端相同分子產(chǎn)生的黏性末端相同, ,根據(jù)題意可知該根據(jù)題意可知該目的基因兩側(cè)被限制酶目的基因兩側(cè)被限制酶EcoREcoR切割后所形成的黏性末端為切割后所形成的黏性末端為: :(3)DNA(3)DNA連接酶催化兩個(gè)連接酶催化兩個(gè)DNADNA片段形成磷酸二酯鍵片段形成磷酸二酯鍵; ;而通過(guò)而通過(guò)DNADNA連接酶作連接酶作用能將兩個(gè)用能將兩個(gè)DNADNA分子片段連接分子片段連接, ,表明經(jīng)兩種限制酶表明經(jīng)兩種

36、限制酶(BamH(BamH和和Bgl)Bgl)切切割得到的割得到的DNADNA片段的黏性末端相同或互補(bǔ)。片段的黏性末端相同或互補(bǔ)。(4)(4)由題意知由題意知: :由于與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的由于與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)培養(yǎng)基上生長(zhǎng), ,而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng), ,故可推知與圖三空故可推知與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素, ,但不能抗四環(huán)素。由圖二、但不能抗四環(huán)素。由圖二、圖三結(jié)果顯示圖三結(jié)果顯示, ,多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素和四環(huán)素多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素和四環(huán)素, ,而攜帶目的而攜帶目的基因的重組質(zhì)粒的基因的重組質(zhì)粒的tettetR R被破壞被破壞, ,從而使大腸桿菌不能抗四環(huán)素從而使大腸桿菌不能抗四環(huán)素, ,故多數(shù)故多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是大腸桿菌導(dǎo)入的是pBR322pBR322質(zhì)粒。質(zhì)粒。答案答案: :(1)(1)篩選篩選( (鑒別鑒別) )目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞(2)(2)(3)(3)磷酸二酯兩種限制酶磷酸二酯兩種限制酶(BamH(BamH和和Bgl)Bgl)切割得到的黏性末端切割得到的黏性末端相同或互補(bǔ)相同或互補(bǔ)(4)(4)能抗氨芐青霉素能抗氨芐青霉素, ,但不能抗四環(huán)