3.1 重组DNA技术的基本工具导学案-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

3.1 重组DNA技术的基本工具 学习目标： 1．阐明重组 DNA技术所需的三种基本工具的作用。 2．认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 3．进行DNA的粗提取与鉴定。 学习重点： 1． 重组DNA技术所有的三种基本工具的作用。 2.DNA的粗提取与鉴定。 学习难点： 1. 基因工程载体需要具备的条件。 2.DNA的粗提取与鉴定。 知识导航 一、DNA基因工程的基本工具 DNA基因工程至少需要三种工具： “分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） “分子缝合针”——DNA连接酶 “分子运输车”——基因进入受体细胞的载体 1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：粘性末端和平末端。 2、“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coli DNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 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两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 2. 种类: 3、“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒 4.DNA 的粗提取与鉴定 1. 实验原理: (1) DNA、 RNA、 蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面有差异, 选用适当的物理或化学方法对 它们进行提取。 ①DNA 不溶于酒精, 某些蛋白质溶于酒精, 分离 DNA 和蛋白质。 ②DNA 能溶于 2mol/L 的 NaCl 溶液。 (2) DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 2. 方法步骤: (1) 研磨:取 30g 洋葱切碎, 倒入 10 mL 研磨液研磨。 (2) 除杂: 漏斗中垫上纱布过滤后, 在 4 ℃冰箱静置后取上清液, 1 500 r/min 的转速下离心后 取上清液。 (3) 提取: 加入体积相等、 体积分数 95%酒精, 溶液出现白色的丝状物是 DNA。 方法一: 用玻璃杯按一个(填“一个” 或“两个” ) 方向搅拌, 卷起丝状物, 用滤纸吸去上面的水 分。 方法二: 10 000 r/min 的转速下离心 5 min, 取沉淀物晾干。 鉴定: DNA 的鉴定和还原糖的鉴定都需要加热, 它们有什么不同? 提示:还原糖加斐林试剂后, 置于 55～65 ℃热水中加热; 而 DNA 加二苯胺试剂后, 置于沸水中加 热。 习题巩固 1．基因工程需要特定的工具，下列不属于基因工程基本工具的是( ) A.限制酶B.DNAB.DNA连接酶 C.质粒 D.解旋酶 2．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备四个必要的条件是( ) A.目的基因、限制性内切酶、运载体、体细胞 B.重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶 C.模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞 D.工具酶、目的基因、运载体、受体细胞 3．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，ampr为氨苄青霉素抗性基因，tetr为四环素抗性基因，箭头表示同一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是( ) A. B. C. D. 4．下列关于限制酶和DNA连接酶的叙述，错误的是( ) A.限制酶可多位点切割目标DNA说明其不具有专一性 B.限制酶和DNA连接酶作用的化学键都是磷酸二酯键 C.T4DNA连接酶即能连接平末端，又能连接黏性末端 D.不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端可能相同 5．基因工程的发展离不开理论的突破和技术的创新。下列科学研究体现了基因工程正式问世的是( ) A.艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验证明DNA可以转移 B.沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出自我复制假说 C.科学家利用质粒构建重组DNA载体并导入受体细胞中成功表达 D.科学家发现了多种限制性内切核酸酶、DNA连接酶和逆转录酶 6．下列有关基因工程的概念及相关工具的叙述,错误的是( ) A.基因工程可以定向改变生物性状,从而培育出新品种 B.将外源基因送入受体细胞需要运载体 C.基因的“剪刀”指的是限制性核酸内切酶 D.DNA连接酶主要作用于DNA分子中的氢键 答案 DDCACD 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$