第1节 重组DNA技术的基本工具（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项版）

第1节　重组DNA技术的基本工具 课时目标 1.运用结构与功能观，分析基因工程中三种基本工具各自的作用。(生命观念) 2．运用归纳与概括的方法，分析基因工程载体需要具备的条件。(科学思维) 3．根据DNA的理化性质，分析DNA的粗提取与鉴定的原理。(科学探究) [对应学生用书P69] 一、基因工程的诞生和发展 1．基因工程的概念 (1)操作对象：基因。 (2)操作水平：DNA分子水平。 (3)结果：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 2．基因工程的诞生和发展[连线] 二、重组DNA技术的基本工具 1．基因工程的工具酶 (1)限制性内切核酸酶(限制酶)——“分子手术刀” 来源 主要是从原核生物中分离纯化出来的 种类 数千种 作用 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，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 种类 来源 特点 E.coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能连接黏性末端 T4 DNA连接酶 T4噬菌体 既可以“缝合”黏性末端， 又可以“缝合”平末端 2.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。 (2)常用载体质粒：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。 三、DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理 (1)提取思路 DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。 (2)提取原理 ①DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。 ②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。 (3)鉴定原理 DNA＋二苯胺试剂蓝色 2．方法步骤 (1)称取约30 g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10 mL研磨液，充分研磨。 (2)去除滤液中的杂质 方案一 在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4 ℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液 方案二 直接将洋葱研磨液倒入塑料离心管中，在1 500 r/min的转速下离心5 min，再取上清液 (3)DNA的析出 方案一 在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA；用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分 方案二 将溶液倒入塑料离心管中，在10 000 r/min的转速下离心5 min，弃上清液，将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干 (4)DNA的鉴定 取两支20 mL的试管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中，再向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5 min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。 ◆名师点睛 1．对基因工程概念中的两个关注点 (1)基因工程是在生物体外对DNA分子进行设计和施工的，包括体外DNA重组和转基因等技术。 (2)基因工程的实质是基因重组，它可以发生在不同物种间，并且方向性强，可以定向改变生物的性状。 2．基因工程实现的基础 (1)实现拼接的基础 ①DNA的基本组成单位相同(4种脱氧核苷酸)。 ②都遵循碱基互补配对原则。 ③DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 (2)成功表达的基础 ①基因是控制生物性状的结构与功能的单位。 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，相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质。 3．限制酶只能切割双链DNA分子，不能切割RNA。 4.磷酸二酯键 如上图圆圈中的化学键为磷酸二酯键，限制酶切割或DNA连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。 5．质粒存在于细菌、霉菌、酵母菌等的细胞质中，对细胞的正常生活几乎没有影响，病毒中不含质粒。 ◆思维启迪 1．限制酶会不会切割其所在细胞的DNA？为什么？ 提示：不会。其所在细胞的DNA中可能不存在相应识别序列，或相应识别序列被保护起来了。 2．基因工程中的DNA连接酶可以用DNA聚合酶替代吗？为什么？ 提示：不可以。两者作用不同。DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接成长链，催化DNA的复制。DNA连接酶是将两个DNA片段拼接成新的DNA分子。 3．若用家蚕作为表达基因的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不能选用哪一个作为载体？原因是什么？ 提示：不能选用噬菌体作为载体，因