第4章 第1节 第1课时 基因工程的工具与DNA的粗提取和鉴定（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（浙科版2019）

培养学习志向·勇担社会责任 生物改良的新途径——基因工程 从远古时代的植物驯化到20世纪初植物育种学的建立，人类无时无刻不在努力进行动植物的遗传改良，希望能让它们更好地为人类服务。 传统的育种方法从遗传学本质上讲，是以自然条件下的基因突变体为种质基础，以有性杂交为基因导入手段，以选择优良基因型重组体为目的的植物性状改良过程。例如，我们的祖先利用野生稻逐渐培育出栽培水稻的过程，依靠的就是传统育种方法。 由于远缘杂交会受到生殖隔离的影响，传统的育种方法一般难以在短时间内获得新的突破。 基因工程开辟了一条基因在植物、动物、微生物等不同生物之间的“交流”新途径。 基因工程让人类的某些遐想早就成为现实。目前，我国批准了番木瓜、棉花的转基因品种的种植，也批准了进口转基因大豆、油菜、玉米等作为加工原料。更多的转基因产品正在实验过程中。那么，基因工程是如何实施的？在农业、食品业和医药业中到底具有哪些应用价值呢？下面就让我们进入基因工程的学习吧！ 第一节　基因工程赋予生物新的遗传特性 1．概述基因工程的建立过程。 2．说明基因工程中工具酶和载体的作用。 3．掌握DNA的粗提取和鉴定的原理和过程。 　第1课时　基因工程的工具与DNA的粗提取和鉴定 [主干知识梳理] 一、基因工程的建立过程 概念 基因工程是指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 目的 通过在分子水平上对基因进行直接操控，打破常规育种难以突破的物种间的界限 核心 构建重组DNA分子又被称为重组DNA分子 理论基础 (1)20世纪，一批分子生物学家证明了DNA是遗传物质，确立并逐步完善了“中心法则”，阐明了遗传信息的传递和表达的机制； (2)除了极个别情况，自然界中不同生物共用一套遗传密码 生物技术 工具酶、载体、DNA分子剪切、连接及复制的技术的实现 二、重组DNA技术的重要工具 1．限制性内切核酸酶(限制酶) 来源 主要存在于细菌等微生物中 功能特点 能够识别双链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 作用结果 黏性末端 断开后的DNA末端有凸出的单链部分 平末端 断开后的DNA末端没有单链部分 2.DNA连接酶 (1)作用：将不同来源的2个DNA分子的双链通过磷酸二酯键分别连接起来，形成一个稳定的重组DNA分子。 (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黏性末端 既可以连接黏性末端，又可以连接平末端 3.载体 (1)概念：具备自主复制能力、能与外源DNA相连接并将其送入受体细胞中进行扩增的DNA分子。 (2)理想载体的3个特征 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性内切核酸酶的识别序列，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)常用载体——质粒 本质 独立于细菌拟核DNA之外的较小的环状DNA分子 特点 质粒在细菌内可以独立自主复制，具有多种限制性内切核酸酶识别序列，其携带的基因也会控制细菌的某些性状 (4)其他载体：有些动、植物病毒及噬菌体。 三、DNA的粗提取和鉴定 1．实验原理 (1)提取DNA的原理：利用DNA与其他物质成分在物理和化学性质上的差异，通过一定的方法，去除其他成分，提取DNA。 ①DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它在2_mol/L的NaCl溶液中溶解度高。 ②DNA在酒精溶液中的溶解性：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。若在提取液中加入95%的冷酒精，能使DNA钠盐形成絮状沉淀物而析出。 (2)鉴定DNA的原理 在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。 2．方法步骤 [预习效果自评] 1．判断下列说法的正误 (1)限制性内切核酸酶只能用于剪切目的基因。(×) 提示：限制性内切核酸酶可用于剪切目的基因和载体。 (2)DNA连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来。(×) 提示：DNA连接酶能连接两个双链DNA片段间的磷酸二酯键。 (3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。(√) (4)质粒中的抗生素合成基因等标记基因通常会用于含有目的基因受体细胞的筛选。(×) 提示：质粒上的标记基因通常是抗生素抗性基因而不是合成基因。 (5)粗提取DNA时，向溶解的DNA烧杯中加蒸馏水是稀释DNA。(×) 提示：向溶解的DNA烧杯中加蒸馏水是稀释NaCl溶液浓度，降低DNA的溶解度。 2．已知限制性内切核酸酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切