第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具(Word教参)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程(人教版)

第1节　重组DNA技术的基本工具 课程内容标准 核心素养对接 1．概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。 2．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。 1．通过基因工程的诞生和发展生物学史的学习，认同科学发展的阶段性和继承性。(科学思维) 2．通过对基因工程三种基本工具特点，种类的学习，运用归纳与概括等方法，培养科学的思维习惯和能力。(科学思维) 一、基因工程的概念和理论基础 1．基因工程的概念 基因工程的别名 基因拼接技术或重组DNA技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 结果 创造出新的生物类型和生物产品 2．基因工程的诞生与发展 ①DNA是遗传物质的证明 ②基因转移载体的发现 ③工具酶的发现 A．基础理论 ④遗传密码的破译 ⑤DNA体外重组的实现 ⑥重组DNA表达实验的成功 ⑦PCR技术的发明 B．技术支持 ⑧DNA双螺旋结构和中心法则的确立 答案　 二、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 三、DNA连接酶——“分子缝合针” 1．作用：缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 2．种类： 种类 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端 作用 缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键 四、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．种类 2．特点 3．作用结果：携带外源基因进入受体细胞。 五、重组DNA分子 (1)材料用具：剪刀代表EcoRⅠ，透明胶条代表DNA连接酶。 (2)切割位点 ①分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出G—A—A—T—T—C序列，并选G—A之间作切口进行“切割”。 ②再从另一条链上互补的碱基之间寻找EcoRⅠ相应的切口剪开。 (3)操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能互补配对；否则，说明操作有误。 六、DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理 (1)提取的原理： ①DNA不溶于酒精，而蛋白质可以，利用这一原理，可初步分离出蛋白质。 ②DNA在不同浓度的NaCl中溶解度不同，它能溶于2_mol/L的NaCl溶液。 (2)鉴定的原理： DNA＋二苯胺蓝色 2．方法步骤 实验步骤、结果及结论 (1)称取约30 g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨。 (2)在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。 (3)在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。将玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分。 (4)取两支20 mL的试管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5 min。待试管冷却后，试管呈蓝色 。 1．判正误 (1)基因工程的原理是基因重组，该技术引起的变异是定向的。(　√　) (2)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。(　×　) (3)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的连接酶。(　×　) (4)原核细胞内的限制酶对细胞自身有害。(　×　) (5)载体的种类有质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中动植物病毒必须是DNA病毒。(　√　) 2．微思考 (1)从结构上分析，为什么不同生物的DNA能够重组？ 提示　①基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。 ②空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。 ③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。 (2)原核生物中存在的限制酶有什么作用呢？ 提示　原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。 任务驱动一　基因工程中的工具酶 下图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题： 1．EcoR Ⅰ和Hpa Ⅰ的识别序列和识别位点分别是什么？产生的末端分别是哪种类型？ 提示　EcoR Ⅰ限制酶的识别序列是GAATTC，切割位点在G、A之间，切断磷酸二酯键，产生