第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 SHJL版）

开卷预习一刻钟 (一)基因工程及其诞生与发展 1．基因工程的概念 2．基因工程的诞生和发展 基础理论 技术支持 ①DNA是遗传物质的证明 ②DNA双螺旋结构的提出和半保留复制的证明 ③中心法则的确立 ④遗传密码的破译 ①基因转移载体和工具酶的发现 ②DNA体外重组的实现 ③重组DNA表达实验的成功 ④DNA测序和合成技术的发明 ⑤PCR技术的发明 (二)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” 来源 主要来自原核生物 功能 能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开 结果 产生黏性末端或平末端 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)种类 项目 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 只能连接具有互补黏性末端的DNA片段 既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，又可以连接双链DNA片段的平末端 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)常用载体——质粒 ①化学本质：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质粒作为载体所具备的条件及原因 条件 原因 能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上 能使目的基因稳定存在且数量可扩增 有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段(基因)插入其中 常有特殊的标记基因 便于重组DNA分子的筛选 无毒害作用 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤 (2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。 (三)DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理 2．实验步骤 (1)在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的末端。 (2)写出产生的末端种类：①产生的是黏性末端；②产生的是平末端。 　(教材第72页图3­4拓展训练)根据大肠杆菌及质粒结构模式图完成下列问题： (1)图中A、B分别代表的物质是拟核DNA、质粒。 (2)①②两点具有限制酶切割位点的是①。 (3)图中氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。 掩卷归拢5分钟 1．限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 2．E.coli DNA连接酶只能连接具有互补黏性末端的DNA片段，而T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。 3．质粒作为基因工程的载体需具备的条件：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个或多个限制酶切割位点；具有标记基因；无毒害作用。 4．DNA溶于2 mol/L的NaCl溶液，不溶于酒精，在沸水浴条件下遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 提能点(一)　基因工程的理论基础和两种工具酶 [任务驱动] 1．基因工程操作中不同生物的DNA分子能拼接起来的原因是什么？ 提示：①DNA分子的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构；③所有生物DNA碱基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。 2．外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相应的性状，为什么？ 提示：①基因是控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立性；②遗传信息的传递都遵循中心法则；③生物界共用一套遗传密码。 (1)请写出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后形成的黏性末端。 (2)请写出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成的黏性末端。 (3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？ 提示：能。因为上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的。 [生成认知] 1．基因工程的理论基础 2．限制性内切核酸酶的作用 (1)作用特点：具有专一性。表现在以下两个方面： ①能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列； ②能够切割特定序列中的特定位点。 (2)识别序列的特点 特 点 遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称排列的。如图： 实 例 如以中心线为轴，两侧碱基反向互补对称 以A—T为轴，两侧碱基反向互补对称 (3)作用产物：黏性末端或平末端 黏性末端 特点 是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的 图示 平末端 特点 是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的 图示 [典例] 　如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是(　 ) A．甲、乙、丙都属于黏性末端 B．甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能 C．DNA连接酶的作用位点在乙图中b处 D