第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 单选）

第3章 基因工程 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) 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 自主落实 掌握必备知识 合作探究 提升关键能力 学以致用 发展核心素养 素养训练 评价学习效果 栏目索引 一、基因工程的诞生和发展 1．基因工程的概念 (1)操作对象：____。 (2)操作水平：______________。 (3)操作结果：赋予生物新的________，创造出更符合人们需要的新的________和生物产品。 基因 DNA分子水平 遗传特性 生物类型 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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 ② ________________的提出和半保留复制的证明 ③中心法则的确立 ④ ________的破译 ①基因转移载体和______的发现 ②______体外重组的实现 ③重组DNA表达实验的成功 ④ DNA测序和合成技术的发明 ⑤______技术的发明 DNA双螺旋结构 遗传密码 工具酶 DNA PCR 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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________中分离纯化出来的 作用 识别双链DNA分子的______________，使每一条链中________的__________断开 结果 产生________或平末端 原核生物 特定核苷酸序列 特定部位 磷酸二酯键 黏性末端 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (2)DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用：将______________“缝合”起来，恢复被______切开的__________。 ②种类 双链DNA片段 种类 来源 作用特点 _____ DNA连接酶 ________ E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率远远低于T4 DNA连接酶 T4 DNA连接酶 __________ 限制酶 磷酸二酯键 E.coli 大肠杆菌 T4噬菌体 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)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________能力的__________________。 (2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。 自我复制 环状双链DNA分子 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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______________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。 物理和化学性质 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (2)提取原理 ①DNA______酒精，但某些蛋白质____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_________的NaCl溶液。 不溶于 溶于 2 mol/L 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．方法步骤 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R ◆名师点睛 1．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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R ◆思维启迪 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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R ◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”) 1．基因工程产生的变异是不定向的。(　　 　　) 2．限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。(　　 　　) 3．DNA连接酶能将两个碱基通过氢键连接起来。(　　 　　) 4．限制酶和解旋酶的作用部位相同。(　　 　　) × × × × 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 5．质粒是环状双链DNA分子，是基因工程常用的载体。(　　 　　) 6．载体(如质粒)和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。(　　 　　) 7．作为载体，必须要有标记基因。(　　 　　) × √ √ 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 任务一 基因工程的工具酶 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R [问题探究] 1．请写出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后形成的黏性末端。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 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？ 答案：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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．限制酶与DNA连接酶的比较 (1)区别 项目 作用 应用 限制酶 使特定部位的磷酸二酯键断开 用于提取目的基因和切割载体 DNA 连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于基因表达载体的构建 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (2)联系 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．DNA连接酶和DNA聚合酶的比较 项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 不同点 作用 实质 催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 催化单个脱氧核苷酸加到已有脱氧核苷酸链的片段上，形成磷酸二酯键 作用 结果 催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子 催化形成与模板链互补的DNA链，形成新的双链DNA分子 模板 不需要 需要 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 ①化学本质都是蛋白质 ②都是催化形成磷酸二酯键 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．DNA连接酶是重组DNA技术中常用的一种工具酶。下列相关叙述错误的是(　　) A．能连接DNA片段拼接形成新的DNA分子 B．能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键 C．能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键 D．DNA连接酶和DNA聚合酶都催化形成磷酸二酯键 B 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键，B错误。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．(2024·沈阳高二检测)某细菌DNA分子上有4个Sau3A Ⅰ 的酶切位点，经Sau3A Ⅰ 处理后会形成4个大小不同的DNA片段。若是用BamH Ⅰ 处理，则只会形成2个大小不同的DNA片段。Sau3A Ⅰ 和BamH Ⅰ 的识别序列及切割位点如表所示。下列叙述不正确的是(　　) D 限制酶名称 识别序列及切割位点 BamH Ⅰ Sau3A Ⅰ 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A.上述两种限制酶切割后可形成相同的黏性末端 B.该DNA分子上有两个BamH Ⅰ 的酶切位点 C.黏性末端能通过T4 DNA连接酶连接 D.若用两种酶共同处理，会形成6个大小不同的DNA片段 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： BamH Ⅰ 和Sau3A Ⅰ 两种限制酶切割后形成相同的黏性末端，碱基序列为GATC，A正确；该DNA分子上有4个Sau3A Ⅰ 的酶切位点，经Sau3A Ⅰ 处理后形成4个DNA片段，可知该DNA分子为环状DNA，用BamH Ⅰ 处理后，得到2个DNA片段，说明该DNA分子上有两个BamH Ⅰ 的酶切位点，B正确；T4 DNA连接酶能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，此外还可以连接平末端，C正确；该DNA分子上有4个Sau3A Ⅰ 的酶切位点，有2个BamH Ⅰ 的酶切位点，但是BamH Ⅰ 识别序列中包含Sau3A Ⅰ 的识别序列，所以用两种酶共同处理，会形成4个大小不同的DNA片段，D错误。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 任务二 基因工程的载体 下图为大肠杆菌及其质粒结构模式图。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R [问题探究] 1．所有载体都是质粒吗？为什么？ 答案：不是；除质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。 2．将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？ 答案：不可行；因为如果没有载体，导入受体细胞后，目的基因无法进行自我复制和稳定存在以及表达。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 3．质粒上的一些抗生素抗性基因有什么作用？ 答案：作为标记基因，对重组DNA分子进行筛选，检测目的基因是否导入受体细胞。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．质粒作为载体所具备的条件及原因 条件 原因 稳定存在并能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 可携带多个或多种外源基因 具有特殊的标记基因 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 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2.标记基因的筛选原理 载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生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，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。如下图所示： 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 3．细胞膜上的载体与基因工程中的载体的辨析 项目 细胞膜上的载体 基因工程中的载体 化学 本质 蛋白质 可能是物质，如质粒(DNA)，也可能是生物，如动植物病毒等 功能 协助细胞膜控制物质进出细胞 一种“分子运输车”，把目的基因送入受体细胞 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．(2024·佛山高二检测)质粒是基因工程中常用的载体。下列有关质粒的说法，正确的是(　　) D 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的链状DNA分子，可在体外进行自我复制 B．质粒上的基因表达不遵循中心法则，所以可用作外源DNA分子的载体 C．质粒上的抗生素合成基因可作为标记基因用于重组质粒的筛选和鉴定 D．作为外源DNA分子的载体，质粒需具有限制酶能够切割的位点 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 质粒是独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的小型环状DNA分子，可在体外进行自我复制，A错误；质粒上的基因表达遵循中心法则，B错误；质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因用于重组质粒的筛选和鉴定，C错误；作为外源DNA分子的载体，质粒需具有一个至多个限制酶能够切割的位点，以便于插入目的基因，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．如图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，箭头表示限制酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是(　　) D 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A．基因AmpR和TetR是一对等位基因，常作为基因工程中的标记基因 B．质粒是指细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA和动植物病毒的DNA C．限制酶的作用部位是DNA分子上两个特定的核苷酸之间的氢键 D．用质粒4将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 基因AmpR和TetR在同一个DNA分子上，不是等位基因，A错误；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，动植物病毒的DNA不是质粒，B错误；限制酶的作用部位是DNA分子上两个特定的核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；质粒4被酶切后，氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏，因此用质粒4将目的基因导入大肠杆菌后，该菌不能在含四环素的培养基上生长，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 任务三 DNA的粗提取与鉴定 1．鸟类和哺乳动物的红细胞都适合用来提取DNA吗？请说明理由。 答案：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不适合用来提取DNA。 2．DNA和蛋白质在酒精中的溶解性有何特点？根据该特点如何将DNA与蛋白质初步分离？ 答案：DNA不溶于酒精，某些蛋白质能溶于酒精。向溶解有DNA和蛋白质的溶液中加入冷却的酒精，溶液中会出现白色丝状物，即粗提取的DNA。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 3．实验过程中要充分地搅拌和研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 答案：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，导致看不到丝状物或沉淀物，用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色。 4．实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？ 答案：搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并向一个方向搅拌，以便获得较完整的DNA分子。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R DNA的粗提取与鉴定实验的注意事项 (1)实验材料及试剂 ①以血液为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止血液凝固。 ②析出DNA时必须用“冷酒精”。预冷的酒精具有以下优点： a．可抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解。 b．抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出。 c．低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (2)操作说明 ①加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，玻璃棒应沿一个方向缓慢搅拌，以免加剧DNA分子的破坏，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 ②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。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．DNA的粗提取与鉴定实验中，所依据的原理是(　　) ①DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同 ②DNA易被甲紫溶液染成紫色 ③溶解有DNA的NaCl溶液加入二苯胺试剂沸水浴后会呈现蓝色 ④加入体积分数为95%的冷酒精，DNA会从溶液中析出 ⑤加入体积分数为70%的冷酒精，DNA会从溶液中析出 A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①③⑤ B 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 甲紫溶液容易将染色体(质)染成紫色，而不会将DNA染成紫色，②不符合题意；在DNA的粗提取与鉴定实验中，应用体积分数为95%的冷酒精使DNA析出，⑤不符合题意。故选B。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．(2024·抚州高二检测)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程如下图。下列选项是某同学的总结，其中叙述错误的是(　　) B 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A．①过程为裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B．②过程为分离：可完全去除混合物中的多糖、蛋白质等杂质 C．③过程为沉淀：反复多次可提高DNA的纯度 D．④过程为鉴定：在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： ①过程为裂解过程，称取样品放入研钵中，倒入研磨液，充分研磨，使细胞破裂释放出DNA等物质，A正确；②过程为分离过程，在漏斗中垫上纱布，将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，可去除混合物中的部分多糖、蛋白质等，并不能完全去除，B错误；③过程为沉淀，在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液，静置 2～3 min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA，反复多次可以提高DNA的纯度，C正确；④过程为鉴定，在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 3．研究人员比较了不同储藏条件对棉叶DNA纯度及提取率(提取率越高，获得的DNA越多)的影响，实验结果如下图所示。下列有关叙述不正确的是(　　) A 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A．提纯DNA时可加入75%酒精去除蛋白质等物质 B．新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取DNA的量不是最多 C．用二苯胺试剂鉴定，蓝色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA D．DNA不溶于酒精，在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的不同而不同 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： DNA不溶于酒精，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，所以DNA的粗提取与鉴定实验中，提纯DNA时，加入预冷的、体积分数为95%的酒精溶液是为了溶解蛋白质，形成含杂质较少的DNA丝状物，A错误；新鲜棉叶提取的DNA纯度最高，但提取率不高，因此新鲜棉叶提取DNA的量不是最多的，B正确；冷冻3 d处理后提取的DNA量是最多的，因此用二苯胺试剂鉴定，蓝色最深的是冷冻3 d处理后提取的DNA，C正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 工具酶的应用——科学思维 CRISPR/Cas9基因编辑系统主要包含向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分，sgRNA能特异性识别特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白到相应位置剪切DNA，最终实现对靶基因序列定点编辑，其作用过程如图所示。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 设计1：考查基础知识的识记和理解能力 (1)CRISPR/Cas9系统能精准编辑相关基因，依据的原理是sgRNA与目标DNA发生______________，引导Cas9蛋白催化________(填化学键名称)水解，完成对特定DNA片段的剪切。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 设计2：考查逻辑推理及长句表达能力 (2)CRISPR/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”。实验发现，sgRNA的识别序列越短，基因编辑的脱靶率越高，请分析原因：_____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 设计3：考查知识迁移能力 (3)TMS5基因是控制水稻育性的关键基因，为了获得某水稻品种的不育系，研究人员利用农杆菌将CRISPR/Cas9表达载体导入该品种水稻的愈伤组织，愈伤组织经过筛选后再经过________过程形成水稻幼苗。Cas9蛋白对TMS5基因剪切后，断裂后的DNA分子会自动进行修复，修复过程中断点处插入碱基A之后两个片段重新连接得到编辑成功的TMS5基因，此过程导致的变异类型是________________。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 答案：(1)碱基互补配对　磷酸二酯键 (2)sgRNA的识别序列越短，特异性越差，越容易与其他片段结合造成编辑对象出错 (3)再分化　基因突变 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： (1)据图可知，sgRNA能特异性识别特定的DNA序列，依据的原理是sgRNA与目标DNA发生碱基互补配对，从而引导Cas9蛋白催化特定部位磷酸二酯键水解，完成对特定DNA片段的剪切。(2)sgRNA的识别序列越短，特异性越差，目标DNA上可能出现多处能与之发生碱基互补配对的片段，因此越容易与其他片段结合造成编辑对象出错。(3)研究人员利用农杆菌将CRISPR/Cas9表达载体导入该品种水稻的愈伤组织，对TMS5基因进行定点突变，愈伤组织经过筛选后 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 再经过再分化过程形成水稻幼苗。Cas9蛋白对TMS5基因剪切后，断裂后的DNA分子会自动进行修复，修复过程中断点处插入碱基A之后两个片段重新连接得到编辑成功的TMS5基因，此过程中插入个别碱基，导致的变异类型是基因突变。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 1．(2024·南昌高二检测)不同生物之间能进行转基因并能获得基因产物，其理论依据不包含(　　) A．这些生物的DNA分子的空间结构和化学成分一致 B．这些生物的DNA分子都遵循碱基互补配对原则 C. 这些生物在基因表达时共用一套遗传密码 D．这些生物的基因结构都是相同的 D 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 不同生物的DNA分子的空间结构和化学成分一致，因此不同生物的基因能连接在一起，A正确；不同生物的DNA分子都遵循碱基互补配对原则，因此具有相同黏性末端的基因能连接起来，B正确；自然界所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达，C正确；真核生物和原核生物的基因结构不同，D错误。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 2．(2024·佛山高二期中)“工欲善其事，必先利其器。”进行基因工程操作需要依靠三种分子工具。下列叙述正确的是(　　) A．这三种工具的化学本质不完全相同 B．这三种工具都来自原核生物，不能从其他生物中获取 C．这三种工具都能识别DNA分子的特定脱氧核苷酸序列 D．DNA连接酶和DNA聚合酶都是基因工程中的工具酶 A 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 这三种工具分别为限制酶、DNA连接酶和载体，限制酶和DNA连接酶的化学本质是蛋白质，载体的化学本质是DNA，A正确；这三种工具主要来自原核生物，也可以来自其他生物，如T4 DNA连接酶来自T4噬菌体，B错误；限制酶能识别DNA分子的特定核苷酸序列，载体和DNA连接酶不能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；DNA聚合酶不是基因工程中的工具酶，D错误。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 3．(2024·青岛高二检测)某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正确的是(　　) A 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的① B．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶、质粒 C．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的② D．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①(磷酸二酯键)，A正确；基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶，质粒是基因工程中常用的载体，而不是工具酶，B错误；连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的①(磷酸二酯键)，C错误；一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，D错误。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 4．质粒是某些生物细胞中的有机分子，下列相关叙述错误的是(　　) A．质粒能够自我复制 B．质粒的基本组成单位是核糖核苷酸 C．质粒中不含游离的磷酸基团 D．质粒常作为基因工程的运载工具 B 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： 质粒是一种具有自我复制能力的小型环状双链DNA分子，其基本单位是脱氧核糖核苷酸，A正确、B错误；质粒是一种双链环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，C正确；质粒常作为基因工程的运载工具，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 5．下列与“DNA的粗提取与鉴定”实验相关的说法，错误的是(　　) A．研磨液中应加入DNA酶的抑制剂，以防细胞破碎后DNA酶降解DNA B．研磨时需要控制好时间，以防影响DNA的提取量 C．鉴定时加入二苯胺试剂后即可观察到较为明显的显色反应 D．鉴定时溶液蓝色的深浅与DNA含量的多少有关 C 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： DNA主要存在于细胞核中，DNA酶能降解DNA，研磨液中应含有DNA酶抑制剂，防止细胞破碎后DNA酶降解DNA，A正确；研磨时细胞结构会破裂，DNA可能被细胞中的DNA酶降解，从而使DNA含量减少，因此研磨时需要控制好时间，以防影响DNA的提取量，B正确；鉴定时加入二苯胺试剂混合均匀后，需要先将试管置于沸水中加热5 min，待试管冷却后，可观察到较为明显的显色反应，C错误；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，故用二苯胺试剂鉴定DNA时，溶液蓝色深浅能反映DNA含量的多少，D正确。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 6．通过重组DNA技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和切割位点是 。请回答下列问题： 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R (1)从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因的酶是____________________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________________________________。 (2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程图。 (3)人体蛋白质基因“插入”羊的染色体后，能在羊奶中表达出相同蛋白质的理论基础是________________________。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 答案：(1)限制性内切核酸酶(或限制酶)　DNA连接酶 (2) (3)生物界共用一套遗传密码 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 解析： (1)限制性内切核酸酶(或限制酶)可以识别并切割特定的脱氧核苷酸序列，可从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要DNA连接酶。(2)图示限制酶识别的序列为 ，并且在G与G之间切开，因此形成的黏性末端反向重复，其过程图见答案。(3)生物界共用一套遗传密码，实现了相同的遗传信息在不同的生物体内表达出相同的蛋白质的可能。 第3章 基因工程 生物学 选择性必修3 生物技术与工程 R 课时梯级训练（12） 谢谢观看！ 限制酶 Ⅰ 的识别序列和切割位点是，限制酶 Ⅱ 的识别序列和切割位点是。 答案： 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。 答案： $$