学习目标
1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
同步学案
1.基因工程又称为技术或技术。
在体外将基因经“剪切”和“拼接”后，导入受体细胞内进行，使
在受体细胞内表达，产生出人类所需要的或创建新的生物类型。
【答案】基因拼接、DNA重组、外源、无性繁殖、重组、基因产物
2.基因操作的工具
（1）基因的剪刀：，主要存在于中，特点：具有，功能：能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有。
大多数限制酶的识别序列由个核苷
酸组成。
（2）基因针线：，其作用是将两段乃至数段DNA片段
拼接起来的酶，主要是把两个之间的缝隙“缝合”起来。
分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从中分
离得到的，称为；另一类是从中分离出来的，称为。
两种DNA连接酶的比较：
相同点：都缝合键。
区别：E·col DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来，而不能将双链DNA片段之间进行连接；
而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的。
但连接平末端的之间的效率较。
（3）基因的运输工具：，具备条件:对受体细胞的没有决定作用，能在受体细胞内，并稳定保存,具有切点，便于的连接，具有某些，便于筛选、检测、常见的运载体有。
【答案】（1）限制性内切酶、原核生物、专一性、特定、特定、磷酸二脂键、专一性、6
（2）DNA连接酶、黏性末端、大肠杆菌、E·col DNA连接酶、T4噬菌体、T4DNA连接酶、磷酸二脂、黏性末端、平末端、黏性末端、平末端、低
（3）运载体、生存、复制、多个限制酶切点、目的基因、标记基因、动植物病毒、土壤农杆菌、大肠杆菌
3.基因工程中，限制性内切酶切质粒，个切口，个黏性末端，限制性内切酶切取目的基因个切口，个黏性末端。
【答案】一、两、两、两
4.运载体的条件之一是含种酶的切点，而不是含种酶的切点。
【答案】多种、一个、一种、多个
知识与技能
1.基因剪刀－限制性内切酶（微生物中）
特点：一种限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并能在特定的切点上切割DNA分子。
限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
答：
—G↓GATC C——C CTAG↑ G—用酶Ⅰ切割—G
—CCTAG—
GATC—
G—
②画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
答：
2.基因的针线－DNA连接酶：作用是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。
（1）分类
连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·col DNA连接酶。
另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为
T4DNA连接酶。
（2）作用
这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。
（3）DNA连接酶连接的是什么部位？
DNA连接酶是将一段DNA片段3′端的羟基与另一DNA片段5′端磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键，而不是连接互补碱基之间的氢键。
3.基因的运输工具－运载体
（1）作用：
将外源基因导入受体细胞
（2）特点：
能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选。
（3）作为载体必须具备以下条件：
能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
（4）举例：
经常使用的有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
注意：区分题目中的“工具”和“工具酶”
典例精析
例1下列关于质粒的叙述，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.质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子
C.质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
【解析】从两个方面分析，（1）质粒是一个小型环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器；（2）质粒是一个重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒。
【答案】B
变式练习1基因工程中可用作载体的是（）
①质粒②噬菌体③病毒④动物细胞核
A.①②③
B.①②④
C.②③④
D.①③④【答案】A
例2镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。
检测这种碱基序列改变必须使用的酶是（）A.解旋酶 B.DNA连接酶
C.限制性内切酶
D.RNA聚合酶
【解析】选项B,D可以直接排除。
对于选A可能理解为的：既然是检测突变的部位,那么很自然想到用该基因的探针，进行碱基互补配对杂交而检测之(相关知识见教材鉴定人猿亲缘关系和基因工程处都有所涉及)，但是分子杂交的前提必须是单链DNA，于是很自然想到用解旋酶处理被检测基因。
但是，解开DNA双链结构不一定要用解旋酶，在高温或者用强碱溶液处理也可以得到单链DNA，而且题干上也有“必须使用的酶”的叙述，所以可以排除A选项。
对于C选项的理解：限制酶只是把原DNA切成很多片段，其中某个片段可能包含突变的目的基因，然后再用化学方法处理成单链，最后再和探针杂交，根据放射性(或荧光)出现部位而检测出突变部位，这种技术其实就是所谓的基因诊断。
如不用限制酶把DNA切割成若干片段，通过其他方法把DNA处理成单链，然后与DNA探针杂交，但是，已经变性成单链的DNA很有可能常温下复性，可能回折重新形成许多双链区，如果恰恰突变部位及其临近区域和该单链其他区域结合成双链，那么必然影响探针与
相应部位的结合，也就无法准确检测到突变部位。
【答案】Ｃ
变式练习2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。
如果在该线性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。
现有多个上述线性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.3
B.4
C.9
D.12
【解析】这道题目可以转化为单纯的数字计算题。
每个DNA分子上至少有1个酶位点被该酶切断，可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。
从这三个切点进行酶切，可得到片段种类有四种（即a、b、c、d四种）；从其中两个切点进行酶切，可得到不同于前面的片段种类有三种（即a+b、b+c、c+d三种）；只有一个切点，得到不同于前面的片段种类有两种（即a+b+c、b+c+d 两种）。
故最多能产生片段种类4+3+2=9种。
【答案】Ｃ
例3限制性内切酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
在质粒上有酶I 的1个切点，在目的基因的两侧各有l个酶Ⅱ的切点。
用上述两种酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA。
（1）请画出质粒被限制酶I切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
【解析】限制性内切酶能识别DNA分子上特定的序列和切点并进行切割，限制性内切酶具有专一性，即一种限制性内切酶只能识别一种特定的核
苷酸序列。
被限制性内切酶切开的DNA两条单链切口，各含有几个伸出的、可互补配对的核苷酸，这种切口就是黏性末端。
黏性末端之间，只要切
口处伸出的核苷酸间存在互补，就能在DNA连接酶的作用下连接起来。
虽然限制性内切酶I和限制性内切酶Ⅱ识别的序列和切点是不同的，但是形成的黏性末端是相同的，存在着互补关系，因此在DNA连接酶的作用下是可以连接起来的。
（1）
—G↓GATC C——C CTAG↑ G—用酶Ⅰ切割—G
—CCTAG—
GATC—
G—
（2
）
【答案】
可以连接，因为由两种限制性内切酶切割后形成的黏性末端是相同的（或答可以互补配对）。
（3）。
