第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

第 3章 基因工程 第1节 重组 DNA 技术的基本工具 [学习目标] 1.结合基因工程的诞生和发展历程，认同相关技术的发展催生了基因工程。 2.通过对有关示意图和资料的分析，掌握重组 DNA技术所需工具酶的作用、特点以及载体需要 具备的条件。 3.通过探究实践，学习 DNA的粗提取与鉴定的方法。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、基因工程的概念 按照人们的愿望，通过 等技术， 赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品。从技术操 作层面看，由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组 DNA技术。 二、重组 DNA技术的三种“分子工具” 1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 来源 主要是从_ 生物中分离纯化出来的 特点 识别双链 DNA分子的特定 序列 切割特定核苷酸序列中的特定位点 作用 使每一条链中特定部位的 断开 结果 产生黏性末端或平末端 2.DNA连接酶——“分子缝合针” DNA 连接 酶 作用 将双链 DNA片段“缝合”起来，恢 复被限制酶切开的 主要类型 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 互补黏性末端 只能连接 特点 既可以“缝合” 互补黏性末端，又可以“缝合” 平末端 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)作用：将外源基因送入细胞。 (2)种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。 (3)条件或特点 a.能在受体细胞中进行 ,或整 合到受体 DNA上，随受体 DNA 同步复制； b.有一个至多个 切割位点，供外源 DNA片段(基因)插入其中； c.带有特殊的 ,便于重组 DNA 分子的筛选； d.对受体细胞无害。 三、DNA的粗提取与鉴定 1.实验原理 (1)DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒 精，可以初步分离 。 (2)DNA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)在一定温度下，DNA遇 试剂会 呈现蓝色。 2.方法步骤 研磨释放 DNA 称取约30 g洋葱，切碎，放入研钵中，倒入 10 mL研磨液，充分研磨 62 第3章 基因工程 续表 3.实验结果 加入白色絮状物的试管中颜色变为蓝 色，另一对照试管中没有颜色变化。 方法1 在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液 获取上 过滤到烧杯中，在_ _冰箱中放置几 清液 分钟后，取上清液 方法2 将研磨液倒入塑料离心管中，在 1 500 r/min的转速下离心5 min,取上清液 概念检测 判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精 溶液(体积分数为 )静置2～3 min, 粗提取 出现的白色丝状物就是粗提取的 DNA。 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；或者将溶液倒入 塑料离心管中，在10 000 r/min 的转速下w 离心 5 min,弃上清液，将管底的沉淀物(粗 提取的 DNA)晾干 (1)每个质粒 DNA分子上至少含一个限制 酶识别位点。 ( ) (2)DNA 连接酶能将两碱基通过氢键连接 起来。 ( ) (3)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，也 可连接黏性末端。 ( )(1)取两支20 mL的试管，各加入 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 鉴定 (2)向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试 DNA 剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5 min (3)待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜 色的变化 (4)限制酶也可以识别和切割 RNA。( ) (5)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒 是基因工程中常用的三种工具酶。( ) (6)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为 筛选标记基因。 ( ) 互动探究解疑难 要点归纳 重难突破 知识点一 基因工程中的三种“分子工具” 思考讨论 (1)限制酶EcoR I和 Sma I切割 DNA分子 时有什么不同?在基因工程中，科学家需要三种“分子工 具”实现精准操作：首先利用“分子手术刀”和 “分子缝合针”在体外对含有所需基因的 DNA 分子进行“切割”、改造和“拼接”,然后将重组好 的 DNA分子利用“分子运输车”导入受体细胞， 从而培育出符合人类需求的生物产品。已知限 制酶 EcoRI的识别序列为-GAATTC-,Sma I的 识别序列为-CCCGGG-,下图是两种限制酶切 割 DNA分子产生两种不同末端的示意图(箭 头表示酶的切割位置)。请分析讨论下列问题： (2)从这两种限制酶的识别序列看，限制酶的 识别序列有什么特点? 5' G Al 3' o3'% 75' 中轴线 5'% 73' C c c c c c C C5'3' c A G 黏性末端 C G cL G c C C C (3)如何把经过限制酶切割后的 DNA片段 拼接成新的 DNA分子?请举例说明。 中轴线 平末端 63 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) (4)已知限制性内切核酸酶Mun I的识别序 列及切割位点是-CAATTG-请写出切割后 形成的黏性末端。 □素养提升 1.关于限制酶的易错点 (1)限制酶是一类酶而不是一种酶。 (2)不同种类的限制酶识别的序列与切割的 位点不同，体现了酶的专一性。 (5)如何判断两个黏性末端或平末端是否是 由同种限制酶切割形成的? (3)限制酶可用于切割 DNA 以获取目的基 因，也可用于切割载体。 (4)在切割含目的基因的 DNA分子时，需在 目的基因的两端都用限制酶切割，使目的基 因的两端都有可连接的末端。 (6)基因工程中的“分子运输车”通常是质粒， 质粒上通常含有特殊的标记基因，便于重组 DNA分子的筛选。请举例说明标记基因的 筛选原理是什么? (5)大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸 组成，也有少数限制酶的识别序列由 4个、 8个或其他数量的核苷酸组成。 2.DNA连接酶和 DNA 聚合酶的比较 项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 催化形成磷酸二酯键 模板 不需要 需要 将单个脱氧核苷酸 在两个 DNA片段 加到已存在的核苷 不同点作用实质 之间形成磷酸二 酸链的 3'端的羟基酯键 上，形 成 磷 酸 二 酯键 (7)如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头 所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影 部分表示标记基因。适于作为目的基因载体 的质粒是哪一种?说明理由。 目的基因 CTTAAG CTTAAG GAATTCGAATTC 含日的基因的DNA片段 O-0mO-Rni(C ① ② -MunI((月-EcoR I ③ ④ 连 接 两个 DNA 作用结果 片段 延 伸 形 成 DNA 子链 3.细胞膜上的载体与基因工程中的载体比较 项目 基因工程中的载体 细胞膜上的载体 化学 本质 通常是 DNA(质粒) 蛋白质 功能 是一种“分子运输车”,携 带外 源基因进入 受体 细胞 运载要进出细胞的 特定物质 口能力强化 1.在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作 用是 ( ) A.将任意两个 DNA片段连接起来 64 第3章 基因工程 B.将具有相同黏性末端的 DNA片段连接起 来，包括 DNA片段和碱基对之间的氢键 C.连接具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段，即形成磷酸二酯键 D.只连接具有相同黏性末端的 DNA片段碱 基对之间的氢键 2.下图表示限制酶切割某 DNA分子的过程， 从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及 切割位点是 ( ) 5' -3'G C C GA3' -5' 5'- -3'G AATTC CTTAA G -53- A.5'-CTTAAG-3',切点在C和T之间 B.5'-CTTAAG-3',切点在G和 A之间 C.5'-GAATTC-3',切点在G和 A之间 D.5'-CTTAAC-3',切点在C和T之间 3.(江西吉安阶段考)根据下图判断，下列有关 ( )工具酶功能的叙述，错误的是 b a A.DNA连接酶可以连接b处 B. DNA聚合酶可以连接 a处 C.解旋酶可以使b处解开 D.限制酶可以切断 a处 知识点二 DNA的粗提取与鉴定 思考讨论 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 适当方法进行提取；在一定温度下，DNA遇二 苯胺试剂呈蓝色，因此可利用二苯胺试剂鉴定 DNA。请结合下列 DNA的粗提取与鉴定的基 本流程探讨分析下列问题： 取材研磨→过滤取上清液→析出DNA→鉴定 DNA (1)研磨洋葱时加入的研磨液有什么作用? 为什么要求充分研磨? (3)上清液中加入预冷的酒精溶液有何作用? 为什么要求玻璃棒沿着一个方向搅拌? (4)该实验进行了几次静置或离心?目的是 什么? DNA是在上清液中还是在沉淀中? (2)现有猪血和鸡血适量，能否用来提取 DNA?用血细胞作材料可采用何种方法使 细胞中的 DNA释放? ⋯⋯6 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 素养提升 1.关键步骤操作归纳 方法步骤 加入物质 目的 研磨洋葱 研磨液 有利于释放 DNA 粗提取 DNA 预冷的酒精溶液 (体积分数为95%) 有利于 DNA析出 2 mol/L的NaCl溶液 溶解 DNA 鉴定 DNA 二苯胺 DNA遇二苯胺 (沸水浴)变蓝色 2.实验操作关键步骤分析 (1)加入研磨液后，必须充分研磨，否则细胞 核不会充分破碎，释放出的 DNA 量就会 减少。 (2)析出 DNA时必须用“冷酒精”。预冷的 酒精具有以下优点：①可抑制核酸水解酶的 活性，进而抑制 DNA 降解；②抑制分子运 动，使 DNA易形成沉淀析出；③低温有利于 增加 DNA分子的柔韧性，减少其断裂。 (3)实验中出现的丝状物的主要成分是 DNA,实际上每一根“丝”都是由许多 DNA 分子聚集在一起形成的，用玻璃棒沿一个方 向缓慢搅拌，避免破坏 DNA。 (4)为减少 DNA的损失，过滤过程一般使用 纱布过滤。 能力强化 4.如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个 操作步骤示意图，下列叙述错误的是( ) 各加4mL二苯胺试剂 溶液a 试管1 溶液b- 试管2 DNA溶液 丝状物 山 图1 图2 A.图1、2 中溶液 a、b分别是体积分数为 95??预冷酒精和2 mol/L的NaCl溶液 B.图1 所示操作的原理是 DNA 不溶于酒 精，而蛋白质等杂质溶于酒精 C.图2试管 1 的作用是证明2 mol/L NaCl 溶液遇二苯胺出现蓝色 D.图2 所示实验操作中有一处错误，可能导 致试管2中蓝色变化不明显 5.(山东高考)关于“DNA的粗提取与鉴定”实 验，下列说法正确的是 ( ) A.整个提取过程中可以不使用离心机 B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充 分摇匀再倒入烧杯中 C.鉴定过程中 DNA双螺旋结构不发生改变 D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热 后可能变蓝的干扰 素养发展 探究应用 [情境_ 安全有效的疫苗是防治 RNA病毒性肺 炎最有效的措施。中国科学家分别从减毒活 疫苗、灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、重组病 毒载体疫苗、核酸疫苗五大技术方向推进疫 苗的设计和研发。其中重组病毒载体疫苗是 以病毒作为载体，将目标抗原基因重组到载 体病毒基因组中得到的一种疫苗。接种后可 在人体内合成抗原，刺激人体产生特异性抗 体，使人们产生对致病病毒的免疫力。腺病 毒载体是最常用的病毒载体之一。 66 第3章 基因工程 [探究] (1)腺病毒作为载体需要具备哪些条件? (2)腺病毒 DNA 能和目的基因拼接成功，这 说明了什么? ---IⅡ课堂小结| 限制性内 —来源 切核酸酶 作用及特点 工具酶 重组 种类 DNA 连接酶—DNA 作用 技术 条件 的基 载体 作用 本工 常用类型 具 DNA的粗提取与鉴定 随堂巩固促应用 验证反馈 迁移运用 1.判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)DNA重组技术的原理是基因突变。( ) (2)限制酶和解旋酶的作用部位相同。( ) (3)作为载体，必须要有标记基因等结构。 ( ) (4)T4 DNA连接酶既能连接黏性末端，又能 连接平末端。 ( ) (5)DNA连接酶能连接所有相同或互补的黏 性末端，故该酶没有专一性。 ( ) 2.下列有关基因工程中限制酶的描述正确的是 ( ) A.限制酶只能识别6个或 8个脱氧核苷酸 组成的序列 B.限制酶的活性受温度的影响 C.限制酶能识别和切割 RNA D.限制酶只能从原核生物中提取 3.有关 E.coli DNA连接酶和 T4 DNA连接酶 作用的叙述正确的是 ( ) A.T4 DNA连接酶只能将双链 DNA片段互 补的黏性末端之间连接起来 B. E.coli DNA连接酶只能在双链 DNA片 段平末端之间进行连接 C.T4 DNA连接酶既可以“缝合”黏性末端， 又可以“缝合”平末端 D. E.coli DNA连接酶连接平末端的效率比较低 4.作为目的基因的运输工具—-——质粒，必须具 备的条件之一及理由是 ( ) A.能够在受体细胞中稳定地保存下来并大 量复制，以便提供大量的目的基因 B.具有多个限制酶切割位点，以便目的基因 的表达 C.具有某些标记基因，以便为目的基因的表 达提供条件 D.能够在受体细胞中复制并稳定保存，以便 进行筛选 5.下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙 述，正确的是 ( ) A.利用 DNA溶于酒精，而蛋白质不溶于酒 精，可将 DNA与蛋白质分离 B.利用高温能使蛋白质变性，却对 DNA 没 有影响的特性，可将 DNA与蛋白质分离 C.将白色丝状物溶于 2 mol/L的 NaCl溶液 中，加入二苯胺即呈蓝色 D.用二苯胺试剂鉴定提取的 DNA时，需用 沸水浴加热 67 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 6.如图为 DNA分子的切割和连接过程。 -EcoR I切此位点一 GAATTC GAATTC CTTAAG CTTAAG EcoR I切此位点 双链断开 G[AATTC G AATTC CTTAA]G CTTAAC 不同来源的DNA 片段结合 G AATTC CTTAA G (1)EcoR I是一种 _酶，其识别序列是 ,切割位点是 与 __之间的 键。切割产生的 DNA片段末端形式为 。 (2)不同来源的 DNA片段结合，在这里需要 的酶应是 连接酶，此酶是在 与 之间形成 键，从而起“缝合”作用。还有一种 也可以连接平末端的连接酶是 。 (3)根据你所掌握的知识，分析限制酶在原核 生物体内的作用： 提示、请完成《素能提升训练》训练十二 第 2节 基因工程的基本操作程序 第1课时 获取目的基因并构建基因表达载体 [学习目标] 1.运用系统思想解释基因工程的基本步骤和原理。 2.结合资料和示意图阐明 PCR的原理，说出 PCR所需的条件及其反应过程。 3.结合模式图说出基因表达载体的组成，并理解构建目的。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、目的基因的筛选与获取 1.筛选合适的目的基因 (1)目的基因：在基因工程的设计和操作中， 用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物 等的基因。目的基因主要是指 的基因。 (2)筛选方法：从相关的已知结构和功能清 晰的基因中进行筛选是较为有效的方法 之一。 实例：利用 Bt基因培育转基因抗虫棉 科学家掌握了 的已知 因此选取 Bt 结构 序列信息 基因作为培 育转基因抗Bt抗虫蛋白只在某类昆 虫棉的目的功能 虫肠道的 环境中才 基因清晰 表现出毒性，对人和牲畜 无影响 (3)认识基因结构和功能的技术方法： 技术、 数据库、 工具。 2.利用 PCR 获取和扩增目的基因 (1)PCR的含义：PCR 是 的缩写，它是一项根据 _的 原理，在体外提供 _的各种 组分与反应条件，对 进行大量复制的技术。 68 中，然后在显微镜下用分割针或分割刀分割；在分割囊 胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，对于不 同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C 错误。 6.D 胚胎移植不能定向改造动物的遗传性状，A错误； 移植的胚胎可以由受精卵发育而成，或者通过克隆技术 形成，B错误；分割产生的①②两个胚胎具有相同的遗 传物质，C错误；胚胎分割一般选择发育良好、形态正常 的桑葚胚或囊胚，D正确。 素养发展 探究应用 (1)提示：试管动物技术是通过人工操作使卵子和精子 在体外条件下成熟和完成受精，受精卵通过培养发育成 早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。 (2)提示：DNA分子杂交技术；分析胚胎细胞的染色体 组型。 【随堂巩固促应用】 1.(1)√ (2)×(3)× (4)√ (5)× 2.C 由题意可知卵原细胞形成卵子需要促性腺激素和 精子诱导，所以次级卵母细胞形成需要激素调节，A、B 正确；初级卵母细胞和次级卵母细胞分裂后期细胞中染 色体数目与体细胞相同，而V是受精卵，进行有丝分裂， 后期细胞中染色体数目是体细胞的二倍，C错误；培养 转基因动物时一般选取受精卵作为受体细胞，D正确。 3.D 试管婴儿胚胎发育到一定阶段要移植到体 内， D错误。 4.B 胚胎分割常选择桑葚胚或囊胚时期的胚胎，早期胚 胎不能被任意分割成多份，A、D错误。胚胎分割可以 看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，C错误。 5.解析 (1)对良种荷斯坦母牛进行超数排卵处理时需使 用促性腺激素。对受体母牛要进行同期发情处理，以使 其生殖器官的生理变化与供体相同。质量合格的早期 胚胎可以进行胚胎移植。故①是促性腺激素，②是同期 发情处理，③是胚胎移植。(2)欲得到更多的良种奶牛， 常常在进行③胚胎移植之前采用胚胎分割技术进行操 作。对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团 均等分割。(3)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生 的多个后代基因型可能不相同，因为这些胚胎可能由不 同的受精卵发育而来。 答案(1)促性腺 同期发情 胚胎移植 (2)胚胎分割 将内细胞团均等分割 (3)可能不相同 因为这些胚胎可能由不同的受精卵发 育而来 第3章 基因工程 第1节 重组 DNA 技术的基本工具 【自主学习探新知】一、 转基因 DNA分子 二、 1.原核 核苷酸 磷酸二酯键 2.磷酸二酯键 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 3.(3)a.自我复制 b.限制酶 c.标记基因 三、 1.(1)DNA与蛋白质(3)二苯胺 2.4℃ 95� mol/L 概念检测 (1)√ (2)×(3)×(4)X(5)× (6)× 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：限制酶 EcoR I在它识别序列的中轴线两侧将 DNA两条链分别切开，形成黏性末端；Sma I从识别序 列的中轴线处切开，产生平末端。 (2)提示：限制酶识别序列的特点是碱基互补对称，无论 由几个核苷酸组成，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重复排列的。 (3)提示：用 DNA连接酶。如E.coli DNA连接酶能连 接黏性末端，T4 DNA连接酶既可以连接黏性末端又可 以连接平末端。 GTTAAAATr(4)提示： (5)提示：将黏性末端或平末端之一旋转180°后，看它们 是否具有完全相同的结构。若相同，则为同种限制酶切 割形成；否则为不同种限制酶切割形成。 (6)提示：质粒上的标记基因一般是某种抗生素的抗性 基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，而受 体细胞中不含该种抗生素的抗性基因，因此受体细胞没 有抵抗该抗生素的能力。例如将含有四环素抗性基因 的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受 体细胞对四环素产生抗性。在含有四环素的培养基上， 只有导入了基因表达载体的受体细胞才能生存。 (7)提示：适合的质粒是①。由图可知，质粒②上无标记 基因，不适合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有 限制性内切核酸酶的识别位点，使用该酶后将会导致标 记基因被破坏，故均不宜选作载体。 能力强化 1.C DNA连接酶能将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复 被限制酶切开的磷酸二酯键。E.coli DNA连接酶只能 将具有互补黏性末端的 DNA片段连接起来，不能连接 具有平末端的 DNA片段。而 T4 DNA连接酶既可以 “缝合”双链 DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合” 双链 DNA片段的平末端。 2.C 依图可知，该限制酶切割的位点为G与A之间，由 产生的黏性末端可知该限制 酶所能识别的序列 为5'-GAATTC-3'。 3.A DNA连接酶、DNA聚合酶和限制酶均作用于 a处， 解旋酶作用于氢键(b),A错误。 知识点二 思考讨论 (1)提示：加入研磨液有利于 DNA释放；研磨不充分会 使细胞核内的 DNA释放不完全，提取的 DNA量变少， 影响实验结果，可能导致看不到丝状沉淀物或用二苯胺 试剂鉴定不显示蓝色等。 (2)提示：不能选用猪血，因为猪属于哺乳动物，其成熟 的红细胞没有细胞核及众多细胞器，不含 DNA;可选用 鸡血作为提取 DNA的材料。在鸡血中加入蒸馏水，使 血细胞吸水涨破，从而使细胞中的 DNA释放。 (3)提示：DNA不溶于酒精，加入预冷的酒精溶液有 利于 DNA的析出。预冷的酒精溶液具有以下优点： 一是抑制核酸水解酶活性，防止 DNA降解；二是抑 制分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有利于增 加 DNA分子柔韧性，减少其断裂。玻璃棒沿着一个 方向搅拌可防止丝状 DNA破碎，使其可以完整地缠 在玻璃棒上。 (4)提示：2次静置或离心；目的是将 DNA和杂质分子 分开；第1次操作后，DNA存在于上清液，第2次操作 后，DNA存在于析出的白色丝状物或离心管沉淀中。 12 能力强化 4.C 图1表示在上清液中加入体积相等的、预冷的体积 分数为95??酒精溶液，DNA析出，用玻璃棒搅拌卷 起的丝状物就是粗提取的 DNA,图 2 中溶液 b是 2 mol/L的 NaCl的溶液，作为鉴定 DNA的对照组，A 正确；图1所示操作的原理是 DNA不溶于酒精，而蛋白 质等杂质能溶于酒精，B正确；图2 试管1的作用是证 明2 mol/L NaCl溶液遇二苯胺不会出现蓝色，C错误； 图 2 所示实验操作中有一处错误，试管 2 中未将 DNA 溶于2 mol/L的 NaCl溶液中，可能导致试管 2 中蓝色 变化不明显，D正确。 5.A 在 DNA的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨 液用纱布过滤后，在4℃的冰箱中放置几分钟，再取上 清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清 液，A正确；研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，DNA 在上清液中，应取上清液倒入烧杯中，B错误；鉴定过程 中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变，C错 误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5分钟以 上，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察到较 为明显的显色反应，仅设置一个对照组可以排除二苯胺 加热后可能变蓝的干扰，D错误。 素养发展 探究应用 (1)提示：①遗传物质稳定，不容易突变，对受体细胞无 害；②含有1个至多个限制酶的酶切位点；③能进行自 我复制或整合到受体 DNA上，随受体 DNA同步复制； ④含有标记基因。 (2)提示：目的基因和腺病毒 DNA的化学组成和空间 结构相同(或具有相同的黏性末端或平末端)。 【随堂巩固促应用】 1.(1)×(2)×(3)√ (4)√ (5)× 2.B 限制酶能够识别并切割双链 DNA上特定的核苷酸 序列，多数限制酶能够识别由6个核苷酸组成的序列， 少数可以识别由4、5或者8个核苷酸组成的序列，A、C 错误；限制酶的化学本质是蛋白质，活性受温度影响， B正确；限制酶主要从原核生物中获得，同时在某些真 核生物(如酵母菌)细胞内也存在，D错误。 3.C T4 DNA 连接酶可用于连接黏性末端和平末端， A错误；E.coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补 的黏性末端连接起来，B错误；T4 DNA 连接酶既可以 连接黏性末端，又可以连接平末端，C正确；E.coli DNA 连接酶不能连接平末端，T4 DNA连接酶可连接平末端 但效率较低，D错误。 4.A 作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表 达，必须能够在受体细胞内稳定地保存并大量复制，以 便通过复制提供大量目的基因。同时要具有某些标记 基因，是为了通过标记基因是否表达来判断目的基因是 否进入了受体细胞，从而进行筛选受体细胞。载体要具 有多个限制酶切割位点，则是为了便于与外源基因 连接。 5.D 利用 DNA不溶于酒精，而蛋白质溶于酒精，可将 DNA与蛋白质分离，A错误；高温能使蛋白质变性，对 DNA也有影响，B错误；将白色丝状物溶于2 mol/L的 NaCl溶液中，加入二苯胺并沸水浴加热才呈蓝色，C错 误；用二苯胺试剂鉴定提取的 DNA 时，需用沸水浴加 热，D正确。 6.解析 限制性内切核酸酶特异性切割 DNA分子，形成 互补的黏性末端，而将切割部位连接起来的是 DNA 连 接酶，形成的是磷酸二酯键。E.coli DNA连接酶只可 连接双链 DNA片段互补的黏性末端，而T4 DNA连接 酶还可连接平末端。原核生物容易受到自然界外源 DNA的入侵，但是生物在长期的进化过程中形成了一 套完善的防御机制，以防止外来病原生物的侵害。限制 酶就是细菌的一种防御性工具，当外源 DNA 侵入时， 细菌利用限制酶将外源 DNA切割掉，以保证自身的安 全，所以限制酶在原核生物中主要起切割外源 DNA并 使之失效的作用，从而达到保护自身的目的。 GAAAAG(或答案 (1)限制 性 内切核酸 -GAATTC-) 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 磷酸二酯 黏性末端 (2)E.coli DNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核 苷酸 磷酸二酯 T4 DNA连接酶 (3)限制酶在原核生物体内主要起切割外源 DNA并使 之失效的作用，从而达到保护自身的目的 第 2节 基因工程的基本操作程序 第1课时 获取目的基因 并构建基因表达载体 【自主学习探新知】一、 1.(1)编码蛋白质(2)Bt基因 碱性(3)测序 序列 序列比对 2.(1)聚合酶链式反应 DNA半保留复制 参与 DNA复 制 目的基因的核苷酸序列(2)引物 脱氧核苷酸 耐高温的 DNA聚合酶(3)①受热变性后解为单链 ②两种引物 ③4种脱氧核苷酸 DNA 聚合酶 3 (4)指数 (5)琼脂糖凝胶电泳 二、 1.(1)稳定存在 遗传(2)表达 2.上游 RNA聚合酶 转录 目的基因 下游 标记 基因 3.限制酶 同种 能产生相同末端 DNA连接酶 概念检测 (1)√ (2)×(3)√ (4)× 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：需要模板、酶、原料、引物以及适宜的温度和 pH 等条件。即以 DNA 两条链为模板，在耐高温的 DNA聚合酶的作用下，4种脱氧核苷酸(A、T、C、G)作 为合成子链的原料，从引物的 3'端开始连接脱氧核苷 酸。反应过程中，缓冲溶液维持反应的 pH,并保证变 性、复性和延伸需要的适宜温度。 (2)提示：引物是一小段能与 DNA母链的一段碱基序 列互补配对的短单链核酸；虽然目的基因X的核苷酸 序列未知，但X临近区域的上、下游的部分 DNA 序列 已知，因此可根据X临近区域的上、下游已知序列设计 引物。 (3)提示：一个目的基因(DNA)分子在第 3次扩增时， 需要两种引物；第三轮是在第二轮的基础上进行的，第 二轮得到四个 DNA 分子，共八条链，因此需要8个 引物。 (4)提示：长度相同但 G—C含量高的引物需要设定的 复性温度较高；若复性温度过高，则会破坏引物与模板 13