3.1 重组DNA技术的基本工具-【帮课堂】2021-2022学年高二生物同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）

3.1 重组DNA技术的基本工具 教学目标 课程标准 目标解读 基因工程是一种重组DNA技术。 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核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。 1. 阐明重组DNA技术所需的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。 3. 进行DNA的粗提取和鉴定。 教学重点 1. 重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。 2. DNA粗提取和鉴定。 教学难点 1. 基因工程载体需要具备的条件。 2. DNA的粗提取和鉴定。 知识点01 基因工程 是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，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、基因拼接技术。 操作对象：基因 操作水平：DNA分子水平 操作原理：基因重组 操作环境：体外 基本过程：剪切→拼接→导入→表达 操作结果：定向地改造生物的遗传性状，获得符合人们需要的新的生物类型和生物产品 优点：定向改造生物体的性状，目的性强（与诱变育种相比） 育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍（与杂交育种相比） 知识点02 基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— 限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要从原核生物中分离出来。 （2）种类：约4000种 （3）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。 （4）限制酶识别序列的长度最常见的为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个、或其他数量的核苷酸组成。 ①在中轴线两侧切割，形成黏性末端。如：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，为6个核苷酸，并在G和A之间切开。 ②在中轴线处切割，形成平末端。如：Sma I限制酶能识别CCCGGG序列，为6个核苷酸，并在G和C之间切开。 2.“分子缝合针”—— DNA连接酶 (1)作用：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。即把脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口连接起来。 (2)类型： 3.“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体 （1）载体作用：将目的基因载入受体细胞。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 （2）载体种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等 （3）最常用载体：质粒 特点： ①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外，具有自我复制能力的环状双链DNA。 ②有一个至多个限制酶切割位点。 ③在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。 ④有特殊的标记基因，如：抗生素的抗性基因（四环素抗性基因(tetr)、氨苄青霉素抗性基因(ampr)等）、荧光蛋白基因（绿色荧光蛋白基因(GFP)、红色荧光蛋白基因(RFP)。 ⑤对细胞无毒无害。 ⑥大小适中，便于提取和操作。 知识点03 DNA的粗提取与鉴定 （一)提取生物大分子的基本思路 选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。 DNA粗提取的基本思路：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。 （二)提取DNA的基本原理 1.DNA在NaCl中的的溶解性： 在NaCl溶液浓度低于0.14 mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14 mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。当氯化钠的物质的量浓度为2mol/L时，DNA的溶解度最大；浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最低。利用这一原理，可以使DNA在盐溶液中溶解或析出。 2.DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性 （1）对酶的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质，但对DNA没有影响。 （2）对温度的耐受性：大多数蛋白质不能忍受60～80 ℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。 （3）对洗涤剂的耐受性：洗涤剂能够瓦解细胞膜，去除脂质和蛋白质但对DNA没有影响。 3.DNA在酒精溶液中的溶解性 DNA不溶于酒精溶液，但细胞中某些蛋白质则溶于酒精。将DNA与蛋白质进一步分离。 （三）DNA的鉴定 沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 考点01 基因工程的基本工具 一、限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶是可以识别并附着特定的核苷酸序列，并对每条链中特定部位的两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的一类酶，简称限制酶。 限制作用实际就是限制酶降解外源DNA，维护宿主遗传稳定的保护机制。一般不切割自身的DNA分子