第九章 第3课时 基因工程与生物技术的安全性和伦理问题-【直击双1流】2024高考生物一轮复习讲义

第 3 课时　 基因工程与生物技术的安全性和伦理问题 一、重组 DNA 技术的基本工具 1. 重组 DNA 技术的基本工具 (1)限制性内切核酸酶(简称限制酶)——— “分子手术刀” 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 分子的特定核苷酸 序列,并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键 断开。 ③结果:产生黏性末端(识别序列中心轴线 两侧切开) 或平末端(识别序列中心轴线处切 开)。 (2)DNA 连接酶———“分子缝合针” ①作用:将双链 DNA 片段“缝合”起来,恢复 被限制酶切开的磷酸二酯键。 ②类型 常用类型 E. coli DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T4 噬菌体 功能 只“缝合”黏性末端 “缝合”黏性末端和平末端 　 　 (3)基因进入受体细胞的载体———“分子运 输车” ①种类 a. 常用载体:质粒是一种裸露的、结构简单、 独立于细菌拟核 DNA 之外,并具有自我复制能 力的环状双链 DNA 分子,它是基因工程中最常 用的载体。 b. 其他载体:噬菌体和动植物病毒等。 ②作用:将外源 DNA 导入受体细胞,并进行 复制。 ③条件和意义 条件 意义 有一个至多个限制酶切割位点 以便外源基因插入其中 能在受体细胞中自我复制或整合 到受体 DNA 上,随受体 DNA 同步 复制 使目的基因稳定存在并 复制 具有特殊的标记基因 便于重组 DNA 分子的 筛选 2. 与 DNA 有关的几种酶的比较 种类 作用底物 作用结果 限制酶 DNA 分子 切开磷酸二酯键,形成黏性末 端或平末端 DNA 连接酶 两个 DNA 分子 片段 通过形成磷酸二酯键,进而形 成新的单链 DNA 分子 DNA 聚合酶 DNA 片段、脱氧 核苷酸 通过形成磷酸二酯键,进而形 成新的单链 DNA 分子 DNA 水解酶 DNA 分子 断开磷酸二酯键,形成脱氧核 苷酸 解旋酶 双链 DNA 分子 断开碱基对间的氢键,形成单 链 DNA 分子 RNA 聚合酶 RNA 片段、核糖 核苷酸 通过形成磷酸二酯键,进而形 成单链 RNA 分子 　 　 例 1 (2022·海南东方中学期中)下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化,下 面选项能依次表示限制酶、DNA 聚合酶、DNA 连 接酶、解旋酶作用顺序的是 (　 　 ) A. ①②③④ B. ①②④③ C. ①④②③ D. ①④③② 限制酶可在特定位点对 DNA 分子进 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 791第九章　生物技术与工程 　　　 行切割,对应题图①;DNA 聚合酶在 DNA 分子复 制时将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链,对 应题图④;DNA 连接酶连接 DNA 片段,对应题图 ②;解旋酶的作用是将 DNA 双链解开,对应题图 ③。 因此, 能依次表示限制酶、 DNA 聚合酶、 DNA 连接酶、解旋酶作用顺序的是①④②③。 C 正确。 C 3. DNA 的粗提取与鉴定 (1)实验原理 (2)方法步骤 例 2 (2022·海南高三模拟)某实验小组进 行“DNA 的粗提取与鉴定”实验,实验流程如下, 下列叙述正确的是 (　 　 ) 取材→破碎细胞→获得滤液→去除杂质→进一步提纯→ DNA 鉴定 A. 取材时可选用猪血、洋葱、香蕉、菜花等富 含 DNA 的材料进行实验 B. 破碎细胞时加入洗涤剂能够瓦解细胞膜, 但对 DNA 没有影响 C. 提纯时在滤液中加入 2 mol / L 的 NaCl 溶 液,溶液中会出现白色丝状物 DNA D. DNA 鉴定时可通过不加入二苯胺试剂设 置对照观察实验现象 取材时可选用鸡血、洋葱、香蕉、菜花 等富含 DNA 的材料进行实验,猪属于哺乳动物, 猪血的红细胞无细胞核,DNA 含量少,A 错误;破 碎细胞时加入洗涤剂,能够瓦解细胞膜,但对 DNA 没有影响,B 正确;提纯时在滤液中加入体 积分数为 95%的酒精溶液,溶液中会出现白色丝 状物,C 错误;DNA 鉴定时可通过是否加入 DNA 粗提物来设置实验组和对照组,因此两组都需加 入二苯胺试剂观察实验现象,D 错误。 B 二、基因工程的基本操作程序 1. 基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的筛选与获取 ①目的基因:在基