高中生物论文解读限制性核酸内切酶应用的考点例析人教版
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限制性内切酶考点盘查限制性内切酶是基因工程中最难把握的知识点,高考中对这种酶的考察特别重视,我们有必要对相关的知识先进行归纳,才有利于解答试题。
1 限制性核酸内切酶的基本知识①来源及化学本质:主要是从原核生物中分离纯化出来的。
化学本质为蛋白质。
②作用:催化作用,可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割,切割的化学键为磷酸二酯键。
③作用特点:特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。
④切割方式:错位切--产生两个相同的黏性末端,平切--形成平末端。
如果是错位切则将一个基因从DNA分子上切割下来,需要破坏4个磷酸二酯键,同时产生4个黏性末端,增加4个游离的磷酸基团。
2 限制性核酸内切酶的难点解析2.1 目的基因切割要点归纳①要把目的基因切割下来需要在目的基因的两边都进行切割,但绝对不可以破坏目的基因的结构。
②切割目的基因的酶可以用同一种限制酶,也可以用两种不同的限制酶。
③切割产生的末端有三种情况:都是平末端、都是粘性末端、一边是粘性末端,一边是平末端。
2.2 质粒切割要点归纳①质粒的切割可以切一个切口,也可以切两个切口。
如果是一个切口,则连接时可能会产生一些我们不需要的连接物(如自身环化等);如果是两个切口则质粒会丢失一段DNA片段,但可以控制连接物就是我们需要的目的基因和质粒的连接。
切割时注意不要破坏了载体上的标记基因(至少保留有一个标记基因)、终止子、启动子、复制原点等。
②切割质粒的酶可以用同一种限制酶,也可以用两种不同的限制酶。
③切割产生的末端有三种情况:都是平末端,都是粘性末端,一边是粘性末端,一边是平末端。
2.3 限制性核酸内切酶的说明不同的酶识别序列一般不同,但也有识别序列相同的。
如果识别序列相同,切割点也相同则切割产生的粘性末端一样。
一种酶的识别序列中可能包含另外一种酶的识别序列,切割时可以产生相同的粘性末端。
不同的酶识别的序列一般不同,但有时也可能相同,这时切割产生的粘性末端也相同。
解读《限制性核酸内切酶应用的考点例析》我们知道限制性核酸内切酶(限制酶)是指能识别DNA中特定碱基顺序,并在特定位点切割双链DNA的核酸内切酶。
它在生物学中应用相当广泛,是基因工程中的工具酶,用来构建重组DNA分子,对于遗传性疾病的基因定位和基因诊断的研究也具有重要的应用价值。
下面我们以问题的形式简要地了解它在这些方面的应用。
1。
限制酶的特点例1.下面哪项不具有限制酶识别序列的特征()A.GAATTC B.GGGGCCCC C.CTGCAG D.CTAAATCCTTAAG CCCCGGGG GACGTC GATTTAG解析:限制酶识别的各种序具有回文对称的特点。
所谓回文对称序列就是当以不同的方向分别阅读DNA的两条互补链时,DNA的两条链上的碱基序列相同。
如A中的DNA分子,其中一条链从左向右阅读碱基序列是GAATTC,另一条互补链从右向左阅读碱基序列也是GAATTC。
答案:D例2.限制酶HindⅢ酶切DNA的识别序列是AAGCTT,限制酶HpaⅡ酶切DNA的识别序列是CCGG。
假定DNA分子中A、T、G、C所含的比例相等,那么,限制酶HindⅢ酶切割双链DNA的概率是,酶切位点间的平均距离约kb(千碱基);限制酶HpaⅡ酶切割双链DNA的概率是,酶切位点间的平均距离约kb。
解析:因为限制酶识别序列具有回文对称序列的特点,这两个序列在相应的互补链上又会呈现,因此我们只需考虑DNA的一条链即可。
六碱基长HindⅢ识别序列AAGCTT出现的概率是(1/4)6或1/4096,因此HindⅢ酶切位点之间的平均距离大约为4 kb。
同样的道理,4碱基长的HpaⅡ酶识别序列CCGG出现的概率是(1/4)4或1/256,因此HpaⅡ酶切位点的平均距离大约为kb。
2.黏性末端与限制酶类型的关系例3.用同一种限制酶处理会产生相同的黏性末端,但用不同的限制酶处理也可能产生相同的黏性末端。
下列所示的四个黏性末端是由()种限制酶作用产生的。
第三章基因工程第一节重组DNA技术的基本工具基因工程:指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。
从技术操作层面看,由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫重组DNA技术。
一、分子手术刀—限制性内切核酸酶1.全称和简称全称:_限制性内切核酸酶_简称:__限制酶_2.来源:主要是从_原核生物__中分离纯化出来的3.作用:①能够识别_双链_DNA分子的某种_特定核苷酸序列。
①使_每一条_链中_特定部位_的_磷酸二酯键__断开。
4.作用部位:_磷酸二酯键__5.识别序列:大多数限制酶的识别序列由_6_个核苷酸组成,也有少数限制酶的识别序列由_4_个、_8_个或__其他数量_的核苷酸组成。
6.切割结果:DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式__黏性末端_和__平末端__。
(1)EcoR①限制酶切割EcoR①识别序列为GAATTCEcoR①切割部位为GA之间的磷酸二酯键(2)Sma①限制酶切割Sma①识别序列为CCCGGGSma①切割部位为CG之间的磷酸二酯键二、分子缝合针—DNA连接酶1.功能:将__两个DNA片段连接起来_,恢复被限制酶切开的_磷酸二酯键__。
2.种类E·coli DNA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平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段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聚合酶或热稳定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核苷酸依次连接到单链末端三、分子运输车——载体1.作用:携带外源DNA片段进入受体细胞。
简析限制性内切酶限制性内切酶(即限制酶)是基因工程中的必用操作工具之一。
基因工程是近年来高考中的热点,而对于限制酶的考查也是历年高考题中的常考知识点。
1限制酶的作用及影响因素1.1 作用:切割特定的核苷酸序列[高考赏析](2008,全国I)已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。
现在多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是()A.3B.4C.9D. 12【答案】C【解析】:每一种限制性内切酶切割DNA后会留下特征性的粘性末端,同时一次切割后,会把DNA分割成两个片段,且不同的内切酶切后的片段不一样。
若在3个酶切点切断,得到4种长度不同的DNA片段;若在2个酶切点切断,得到3种长度不同的DNA片段;若在1个酶切点切断,得到2种长度不同的DNA片段。
因此最多能产生4+3+2=9种长度不同的DNA分子。
1.2 作用结果:形成DNA片段末端黏性末端:错位切,切下后的两端形成一种回文式的单链末端。
平末端:平切,在两条链的特定序列的相同部位切割,形成一个无黏性末端的平口。
[高考赏析](2008,江苏)将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗,饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。
以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。
请根据以下图表回答下列问题。
(1)在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中,使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶,其最主要的特点是。
(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。
表1为根据模板设计的两对引物序列,图2为引物对与模板结合示意图。
请判断哪一对引物可采用较高的退火温度?__________。
(3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求?。
解读《限制性核酸内切酶应用的考点例析》
我们知道限制性核酸内切酶(限制酶)是指能识别DNA中特定碱基顺序,并在特定位点切割双链DNA的核酸内切酶。
它在生物学中应用相当广泛,是基因工程中的工具酶,用来构建重组DNA分子,对于遗传性疾病的基因定位和基因诊断的研究也具有重要的应用价值。
下面我们以问题的形式简要地了解它在这些方面的应用。
1。
限制酶的特点
例1.下面哪项不具有限制酶识别序列的特征()
A.GAATTC B.GGGGCCCC C.CTGCAG D.CTAAATC CTTAAG CCCCGGGG GACGTC GATTTAG
解析:限制酶识别的各种序具有回文对称的特点。
所谓回文对称序列就是当以不同的方向分别阅读DNA的两条互补链时,DNA的两条链上的碱基序列相同。
如A中的DNA分子,其中一条链从左向右阅读碱基序列是GAA TTC,另一条互补链从右向左阅读碱基序列也是GAATTC。
答案:D
例2.限制酶HindⅢ酶切DNA的识别序列是AAGCTT,限制酶HpaⅡ酶切DNA的识别序列是CCGG。
假定DNA分子中A、T、G、C所含的比例相等,那么,限制酶HindⅢ酶切割双链DNA的概率是,酶切位点间的平均距离约kb(千碱基);限制酶HpaⅡ酶切割双链DNA的概率是,酶切位点间的平均距离约kb。
解析:因为限制酶识别序列具有回文对称序列的特点,这两个序列在相应的互补链上又会呈现,因此我们只需考虑DNA的一条链即可。
六碱基长HindⅢ识别序列AAGCTT出现的概率是(1/4)6或1/4096,因此HindⅢ酶切位点之间的平均距离大约为4 kb。
同样的道理,4碱基长的HpaⅡ酶识别序列CCGG出现的概率是(1/4)4或1/256,因此HpaⅡ酶切位点的平均距离大约为0.25 kb。
2.黏性末端与限制酶类型的关系
例3.用同一种限制酶处理会产生相同的黏性末端,但用不同的限制酶处理也可能产生相同的黏性末端。
下列所示的四个黏性末端是由()种限制酶作用产生的。
解析:不同的限制酶的识别序列和切割位点不同。
要判断题中的4个黏性末端是由几种限制酶作用下产生的,不光要看共有几种黏性末端,更重要的是要看作用产生这些黏性末端的限制酶的识别序列和切割位点是否相同。
经过分析,题中4幅图所示的黏性末端应该分别是由4种限制酶作用产生的,这4种酶的识别序列及切割位点依次是:G↓AATTC,C↓AA TTG,G↓TTAAC,C↓TTAAG。
答案:4
3.限制酶图谱分析
例4.一线性DNA分子分别用限制酶HindⅢ和SmaⅠ消化,然后用这两种酶混合消化,得到如下片段:
HindⅢ 2.5 kb,5.0 kb
SmaⅠ 2.0 kb,5.5 kb
HindⅢ和SmaⅠ 2.5 kb,3.0 kb,2.0 kb
(1)画出此丝性DNA分子的限制酶图谱。
(2)两酶混合消化的片段再用限制酶EcoRⅠ消化,结果导致凝胶上3.0 kb的片段消失,产
生一个1.5 kb的新片段。
请标出限制酶EcoRⅠ在限制酶图谱上的切割位点。
解析:(1)用限制酶HindⅢ消化DNA得到2.5 kb与5.0 kb两个片段,如果加入双酶HindⅢ和SmaⅠ得到2.5 kb,3.0 kb,2.0 kb三个片段,这说明限制酶SmaⅠ能将HindⅢ消化DNA得到5.0 kb片段切割为3.0 kb和2.0 kb片段。
据此,可画出如下限制酶图谱。
(2)因为只有3.0 kb的片段消失,并且生成一个新的1.5 kb的片段,表明此片段有一个EcoRⅠ酶切位点,且位于此片段的中央。
3.0 kb的片段被限制酶EcoRⅠ切成2个等长1.5 kb的片段,在凝胶上显示出一个1.5 kb的新片段。
例4.今用PCR方法扩增了一2kb的DNA片段,纯化后用限制酶EcoRⅠ和HindⅢ单独消化,然后混合消化,凝胶电泳分离,结果如下。
EcoRⅠ150bp,500 bp,1250 bp,100 bp
HindⅢ350 bp,650 bp,1000 bp
EcoRⅠ和HindⅢ100bp ,150 bp ,200bp,300bp,350bp,900 bp
根据以上数据,构建此DNA片段的限制酶图谱。
解析:双酶消化表明,1250 bpEcoRⅠ酶切片段中含有一个HindⅢ酶切位点(产生350bp 和900 bp两个片段),500bpEcoRⅠ酶切片段含有一个HindⅢ酶切位点(产生200kbp和300bp 两个片段);350bp,650bp和1000bpHindⅢ酶切片段各有一个EcoRⅠ酶切位点。
根据以上分析,可画出如下限制酶图谱。
4.基因诊断
例6.一对等位基因经某种限制酶切割后形成的DNA片段长度存在差异,凝胶电泳分离限制酶切割的DNA片段,与探针杂交后可显示出不同的带谱(如图Ⅰ所示)。
根据该特性,就能将它作为标记定位在基因组的某一位置上。
现有一对夫妇生了四个儿女,其中1号性状表现特殊(如图Ⅱ)。
由此可推知四个女儿的基因型(用D、d表示一对等位基因)正确的是()
A.1号为X d X d者B.2号为X D Y C.3号为Dd D.4号为DD或Dd
解析:不含有特殊性状的双亲生出性状表现特殊的1,且为女性,由此可见该特殊性状是隐性的,并位于常染色体上,1号为dd,双亲均为Dd。
从给出的“带谱”显示可知,杂合体显示的DNA片段是一长一短(长/短)的,而纯合体是两长(长/长)或两短(短/短)。
1是隐性纯合显示为短,则显性显示的带谱为长。
双亲为杂合子(Dd),其等位基因限制酶切后,凝胶电泳分离与探针杂交显示两条不同长度DNA片段(长/短)的带谱。
其“杂合性片段”完全像基因一样,呈孟德尔式遗传。
可写为:
亲本:长/短×长/短
↓
子女:1/4长/长2/4长/短1/4短/短
结合后代带谱的显示可判断:子女中1号为短/短(dd),2号为长/长(DD),3号为长/短(Dd),4号为长/长(DD)。
答案:C。