选修3 现代生物科技专题
第1讲 基因工程
考点一| 基因工程的基本工具
1．基因工程的概念及优点
(1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
(2)优点
①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。 2．基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)
①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并切开特定两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
③结果：产生黏性末端或平末端。 (2)DNA连接酶
(3)载体
常用载体有一个至多个限制酶切割位点①——质粒有特殊的标记基因 ②其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
(1)切割目的基因和载体时用同一种限制酶的目的是产生相同的黏性末端。 (2)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。
1．限制酶
(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如
，以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CCAGG以A为轴，两侧
碱基互补对称。
(2)切割后末端的种类
2．限制酶和DNA连接酶的关系
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。
(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
(3)DNA连接酶起作用时，不需要模板。 3．载体的作用 (1)目的
①目的基因稳定存在且数量可扩大。 ②可携带多个或多种外源基因。 ③便于重组DNA的鉴定和选择。
(2)作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 (3)利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
视角 1 结合基因工程的过程考查三种操作工具
1．(2016·全国丙卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的
EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
图(a)
图(b)
根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)经BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是____________________________________
______________________________________________________________。
图(c)
(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________和________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________。
【解析】 (1)由题图可知，BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ两种限制性内切酶的共同识别序列是—GATC—
—CTAG—，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamH Ⅰ酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A Ⅰ酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。
【答案】 (1)Sau3A Ⅰ 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案可酌情给分)
(3)E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶(其他合理答案可酌情给分) 2．(2012·新课标全国卷)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。
2018届高三生物一轮复习 第1讲 基因工程讲义 新人教版选修3
