2019-2020年高中生物难点剖析 11DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3
2019-2020年高中生物难点剖析 11DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3知识·巧学一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”基因工程的“分子手术刀”指的是DNA限制性核酸内切酶(以下简称限制
2019-2020年高中生物难点剖析 11DNA重组技术的基本工具学案 新人教 版选修3 知识·巧学 一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 基因工程的“分子手术刀”指的是DNA限制性核酸内切酶(以下简称限制酶)。限制酶主 要是从原核生物中分离纯化出来的。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在 特定部分的两个核苷酸之间“切割”DNA分子。例如,从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能 识别GAATTC序列,并在G和A之间将这段序列切开。目前已经发现了二百多种限制酶,它 们的切点各不相同。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因就能被某种限制酶切割下来。 疑点突破 限制性内切酶识别序列和切开部位有何特点? 限制酶所识别的序列,大多数是由6个核苷酸组成,也有少数识别序列由4、5或8个 核苷酸组成,但都可以找到一条中轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排 列的;任何一种限制酶因其本身性质所决定,都只识别和切断特定的核苷酸序列,而不是在 任何部位都能将DNA切开。 要点提示 当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA两条链分别切开时,产生的是 黏性末端;在中轴线处切开时,产生的是平末端。 二、DNA连接酶——“分子缝合针” 被限制酶切开的黏性末端,带有几个伸出的核苷酸,它们之间正好互补配对。可以设想, 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割,然后让两者的黏性末端黏合起来,似乎 就可以合成重组的DNA分子了。但是,实际上仅仅这样做是不够的,互补的碱基处虽然连接 起来,但是这种连接只相当于把断成两截的梯子中间的踏板连接起来,两边扶手的断口处还 没有连接起来。要把扶手的断口处连接起来,也就是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起 来,还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。 辨析比较 DNA连接酶和DNA聚合酶有何异同点? 相同点:两者都是催化形成磷酸二酯键(在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳 原子上所连磷酸基团的羟基之间形成);都由蛋白质构成。 不同点:(1)DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上, 形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸 与DNA片段之间形成磷酸二酯键,也不是连接互补碱基之间的氢键。 (2)DNA聚合酶是以一条DNA链为模板,将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模 板链互补的DNA链;而DNA连接酶是将DNA双链上(不能连接单链DNA)的两个缺口同时连 接起来。因此,DNA连接酶不需要模板。 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 要将一个外源基因送入受体细胞,还需要有运输工具,这就是运载体。作为运载体的物 质必须具备以下条件: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。目前,符合上述条件并经常使用的运载 体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 质粒是基因工程最常用的运载体,它广泛地存在于细菌中,是细菌染色体外能够自主复 制的很小的环状DNA分子,大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一。质粒能够“友好”地 “借居”在宿主细胞中。一般来说,质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但

