第四章 基因工程（精品课堂）-2021-2022学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程【精彩三年】课程探究与巩固教师用书word（浙科版）浙江专用

第一节　基因工程赋予生物新的遗传特性 第1课时　基因工程的工具与活动：DNA的粗提取和鉴定 课程目标 知识目标 核心素养 1.概述基因工程的建立过程 2．说明基因工程工具酶和载体的作用 认识物质的提取和鉴定是进行生物学研究的基本方法，尝试进行DNA的粗提取与鉴定，学会物质提取与鉴定的基本方法 知识点一　基因工程是在多个生物学分支学科的基础上发展而来 1．基因工程(重组DNA技术)定义：有意识地把一个人们所需要的基因转入__另一个生物体__中，使后者获得新的__遗传性状__或表达所需要产物的技术。 2．操作水平：__分子__水平。 3．基因工程诞生的理论基础包括：__DNA是遗传物质的证明__、DNA双螺旋结构的发现和“中心法则”的确立、__遗传信息的传递和表达的机制认定__、__遗传密码的破译__。 4．基因工程诞生的技术保障：__限制性内切核酸酶__、__DNA连接酶__和__载体__的发现与应用。其中，__限制性内切核酸酶__和__DNA连接酶__为基因的分离和重组提供了必要的手段，而__载体__能够将外源基因运送到细胞中。 5．基因工程核心技术：构建__重组DNA分子__。 小思考：基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别是什么？ 【答案】有性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在同一物种内进行；基因工程可以在不同物种间进行，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。 知识点二　对DNA进行剪切、连接和复制是实现重组DNA技术的基础 1．限制性内切核酸酶 (1)主要来源：__细菌__等微生物。 (2)存在于细菌等微生物中的作用：破坏__外源DNA__，自身DNA不会被破坏，起到保护作用，是其进化出的一种__防御机制__。 (3)作用特点：识别双链DNA上特定的一小段__核苷酸__序列，并催化其中特定的两个核苷酸之间的__磷酸二酯键__水解，使得DNA双链在特定的位置断开。 (4)断开后的DNA末端：__黏性末端__或平末端。 (5)不同菌株含有不同的限制酶，不同限制酶的识别序列一般也__各不相同__。 (6)将不同来源的DNA片段连接起来的基础：用__限制性内切核酸__酶剪切不同的DNA分子，得到的不同来源的DNA片段具有能__互补配对__的黏性末端或平末端。 2．DNA连接酶 (1)功能：将DNA片段连接成一个__重组DNA分子__。 (2)分类： ①有的DNA连接酶可以将__黏性末端__连接起来，也有的DNA连接酶可以连接__平末端__。 ②从大肠杆菌中分离的E.coli DNA连接酶仅能连接__黏性末端__。 ③从T4噬菌体中分离的__T4__DNA连接酶__既可以连接两个互补的黏性末端，也可以连接两个平末端。 3．载体：具备__自主复制__能力的DNA分子。 (1)作用：能与__外源DNA__相连接并将其送入__受体细胞__中进行扩增。 (2)理想载体的特征： ①含有__复制起点__，能够独立自主复制并稳定存在。 ②含有一种或多种限制酶的__识别序列__，方便外源基因插入载体中。 ③具有筛选作用的__标记基因__，以便能够通过__表型__鉴别含有载体的细胞。 (3)种类：__质粒__，有些动、植物病毒及噬菌体。 (4)质粒：独立于细菌__拟核DNA__之外的较小的__环状__DNA分子，是一种常用载体。 ①大多数质粒的受体细胞是__细菌__，质粒在细菌内可以独立__自主复制__。 ②质粒具有多种限制酶__识别序列__，其携带的基因也会控制细菌的某些性状。 小思考：要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 【答案】要切2个切口，产生4个黏性(平)末端。 知识点三　活动：DNA的粗提取和鉴定 1．活动原理 (1)幼嫩的植物材料如果经过__冷冻__后再研磨，细胞结构容易被破坏。 (2)用__十二烷基硫酸钠__(SDS)处理材料，能使核蛋白__变性__并与__DNA__分离。 (3)乙二胺四乙酸二钠(EDTA)能抑制__DNA酶__活性，防止核DNA被酶解。 (4)DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度__高__，且Na＋与DNA形成钠盐。 (5)DNA钠盐不溶于__酒精__而某些蛋白质能溶于__酒精__。 (6)在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成__蓝色__。 2．活动步骤 小思考：在处理植物组织时需要进行研磨，其目的是什么？如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 【答案】破碎细胞壁，使核物质容易溶解在NaCl溶液中。如果研磨不充分，会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，影响实验结果，导致看不到絮状物，且用二苯胺试剂鉴定时不显示蓝色等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)载体质粒通常采用抗生素