2017-2018学年高二生物选修3文档：专题1 细胞工程 1-1 含答案 精

1.1 DNA重组技术的基本工具

目标导航 1.结合课本插图，记住DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.结合图1－5，识记基因工程中，作为载体需要具备的条件。

重难点击 1.DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.基因工程载体需要具备的条件。

课堂导入

方式一：抗虫棉的研究开发是中国发展农业转基因技术，打破跨国公司垄断，抢占国际生物技术制高点的成功事例。抗虫棉的应用使棉铃虫得到了有效控制，使杀虫剂用量降低了70～80%，有效保护了农业生态环境，减少了农民喷药中毒事故，为棉花生产和农业的可持续发展做出了巨大贡献。

师：要实现抗虫基因在棉花中的表达，提前要做哪些关键工作？ 生：要将抗虫基因切割下来；要将抗虫基因整合到棉花的DNA上。

师：这里存在一个基因转移的实际问题，就是如何将控制抗虫的基因转入棉花细胞的问题。 师：中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”是什么？有什么特点和具体作用？下面我们就来学习这方面的内容。 方式二：美国新奥尔良奥德班濒危物种研究中心为探索一些人类疾病的治疗方法，以猫为实验对象(猫的基因构成与人类相似)进行了一系列实验。为了了解外源基因是否可以安全地移植到猫科动物的基因序列中，该研究中心利用基因工程技术培育出美国首只转基因夜光猫。紫外线灯光下夜光猫的眼睛、牙床和舌头会发出鲜艳的橙黄色的荧光。夜光猫的培育施工是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的操作，需要专用的工具。这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！

一、基因工程的概念、理论基础及技术支持

1.基因工程的概念 (1)操作环境：生物体外。 (2)操作对象：基因。 (3)操作水平：DNA分子水平。

(4)主要技术：体外DNA重组和转基因等技术。

(5)操作结果：赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(6)操作原理：基因重组。 2. 基因工程的理论基础和技术支持

DNA是遗传物质的证明 理论基础 DNA双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的破译 基因转移载体——质粒的发现 多种限制酶和连接酶，以及逆转录酶(工具酶)的发现 技术支持 DNA合成和测序技术的发明 DNA体外重组的实现、重组DNA表达实验的成功 第一例转基因动物问世、PCR技术的发明 合作探究

1.基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别是什么？

答案 (1)有性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在同一物种间进行；(2)基因工程可以在不同物种间进行重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。 2.不同生物的DNA分子能拼接起来的原因是什么？

答案 (1)DNA分子的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构；(3)所有生物的DNA碱基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。 3.外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相应的性状，为什么？

答案 (1)基因是控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立性；(2)遗传信息的传递都遵循中心法则；(3)生物界共用一套遗传密码。

1.判断正误

(1)基因工程的原理是基因重组，只不过所发生的变异是定向的( ) (2)基因工程育种与杂交育种相比的优点是打破了生殖隔离( ) (3)基因工程是一种可以定向改造生物遗传特性的人工诱变( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)×

2. 科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )

A.定向提取生物体内的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状

问题导析 (1)基因工程是在体外进行基因重组，然后导入受体细胞内。

(2)重组基因在受体细胞内表达，产生人类所需的生物类型和生物产品，也就定向地改造了生物的遗传性状。 答案 D

二、基因工程操作的两种工具酶

1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

来源 种类 特点 作用 结果

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磷酸二酯键。 (2)种类：

种类 来源 大肠杆菌 特点 只能“缝合”具有互补黏性末端的双链DNA片段 既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端 主要来自原核生物 约4 000种 识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列 切割特定核苷酸序列中的特定位点 断裂特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 产生黏性末端或平末端 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 T4噬菌体 合作探究

1.分析下图，回答关于限制性核酸内切酶的问题：

(1)请举例说明限制性核酸内切酶的“限制性”表现在什么地方？这体现了酶的哪种特性？ 答案 表现在两方面：①限制性核酸内切酶只能识别双链DNA分子上某种特定的脱氧核苷酸序列；②只能在识别序列上特定的两个脱氧核苷酸之间进行切割。如EcoRⅠ只能识别GAATTC序列，且只切割G—A之间的磷酸二酯键；这体现了酶具有专一性。

(2)在切割含目的基因的DNA分子时，限制性核酸内切酶要切割几个磷酸二酯键？为什么？ 答案 4个。DNA分子为双链，且目的基因两端均含有限制性核酸内切酶的识别位点。 (3)所有的限制性核酸内切酶识别的脱氧核苷酸序列、切割位点相同吗？为什么？ 答案 不相同。限制性核酸内切酶是一类酶而不是一种酶，不同种类的限制性核酸内切酶识别的序列和切割的位点不同，这与酶的专一性有关。 2.请思考回答关于DNA连接酶的问题：

(1)DNA连接酶和限制酶的作用和作用部位是否相同？

答案 DNA连接酶和限制酶的作用正好相反，前者是“缝合”，后者是“切割”；但二者作用部位相同，都是特定部位的磷酸二酯键。

(2)DNA连接酶的识别有无特异性？能否催化连接不同限制酶切割形成的黏性末端？ 答案 DNA连接酶无识别的特异性，对于相同(或互补)的黏性末端以及平末端都能连接，连接的是磷酸二酯键。不同限制酶切割形成的黏性末端只要相同(或互补)，就可催化连接。 3.在下图中标出限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。

答案 如图所示

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