第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【高考领航】2021-2022学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第1节　重组DNA技术的基本工具 [目标领航]　1.简述DNA重组技术所需三种基本工具及其作用。2.理解基因工程载体需要具备的条件。3.说出DNA的物理、化学性质并概述DNA粗提取和鉴定的原理。4.掌握对DNA进行粗提取方法以及用二苯胺对DNA进行鉴定。 基因工程的概念 　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征，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。 基因工程中的工具 1．限制性内切核酸酶 (1)简称：限制酶。 (2)来源：主要是从原核生物中分离纯化而来的一类酶。 (3)种类：已分离数千种。 (4)功能：识别双链DNA分子特定核苷酸序列；使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 (5)酶切结果 ①黏性末端：当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时(错切)，产生的是黏性末端。黏性末端是指双链DNA被限制酶切开后，切口处的两个末端伸出的由若干核苷酸组成的单链。 ②平末端：当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时(平切)，产生的是平末端。 2．DNA连接酶 (1)种类 (2)作用：形成磷酸二酯键。 (3)结果：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成重组DNA分子。 3．基因进入受体细胞的载体 (1)种类 ①质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。 ②噬菌体、动植物病毒等。 (2)目的 ①将外源DNA片段转运到受体细胞中去。 ②在受体细胞内对外源DNA片段进行自我复制。 (3)必备条件 ①有一个至多个限制酶切割位点。 ②携带DNA片段进入受体细胞后能自我复制。 ③有特殊的标记基因，便于重组DNA筛选。 ④对受体细胞无害。 DNA的粗提取与鉴定 1．提取思路 利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 2．提取原理：DNA的溶解性 DNA不溶于酒精，但某些蛋白质则可溶于酒精，DNA能溶于 2 mol/L NaCl溶液。利用DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同进行分离。 3．鉴定原理 DNA＋二苯胺蓝色。 (正确的打“√”，错误的打“×”) 1．通过基因工程产生的变异是不定向的。(×) 2．通过基因工程改造成的生物为新物种。(×) 3．限制酶和DNA解旋酶的作用部位相同。(×) 4．DNA连接酶起作用时不需要模板。(√) 5．载体(如质粒)和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。(×) 6．作为载体，必须要有标记基因。(√) 7．一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列。(×) 8．限制性内切核酸酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键。(√) 知识点一　基因工程概念与限制性内切核酸酶 1．基因工程概念分析 (1)对基因工程概念的理解 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 原理 基因重组 结果 创造出人类需要的新的生物类型和生物产品 (2)基因工程得以实现的理论基础 ①所有生物的DNA都以4种脱氧核苷酸为基本单位，一般情况下，DNA分子具有独特的双螺旋结构，这为不同种生物的DNA成功拼接提供了物质基础。 ②所有生物共用一套遗传密码，这为某种生物的基因在其他种类生物细胞内正常表达提供了可能。 ③基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位，其表达具有一定的独立性，这为目的基因在受体细胞中的表达提供了前提条件。 2．基因工程的诞生和发展 基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。 (1)20世纪中叶，基础理论取得了重大突破，包括DNA是遗传物质的证明、DNA双螺旋结构和中心法则的确立以及遗传密码的破译。 (2)技术发明使基因工程的实施成为可能，包括基因转移载体——质粒的发现，多种限制酶、连接酶以及逆转录酶的发现，DNA合成和测序技术的发明，DNA体外重组的实现，重组DNA表达实验的成功，第一例转基因动物的问世以及PCR技术的发明。 3．限制性内切核酸酶——“分子手术刀” (1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。 (2)作用：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，如图所示。 (3)切割产物：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黏性末端：由限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开形成。如图所示为EcoRⅠ