第三章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程五维课堂同步课件PPT（人教版）

该高中生物学课件聚焦基因工程核心内容，通过教材梳理搭建知识基础，互动探究深化规律认知，课堂自测巩固双基，课时评价提升能力，形成连贯的学习支架，帮助学生系统掌握基因工程原理与应用。 其亮点在于以“梳理-探究-巩固-评价”为主线，融入科学思维（如DNA序列与限制酶酶切位点分析）和探究实践（如模型构建、实验拓展），通过具体实例培养学生结构与功能观，学生能夯实基础、提升探究能力，教师可高效实施教学。

生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 生物选择性必修3 互动探究克疑难 教材梳理预新知 课堂自测固双基 课时评价提能力 第1节　 重组DNA技术的基本工具 课标内容要求 核心素养对接 1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的 2．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具 科学思维：通过基因工程的诞生和发展生物学史的学习，认同科学发展的阶段性和继承性 科学思维：通过对基因工程三种基本工具特点，种类的学习，运用归纳与概括等方法，培养科学的思维习惯和能力 ◆[基础梳理] 1．基因工程的概念 (1)供体：提供　目的基因　。 (2)操作环境：　体外　。 (3)操作水平：　分子　水平。 (4)原理：　基因重组　。 (5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在　受体　体内的表达。 (7)优点：克服　远缘杂交不亲和　的障碍，定向改造生物的　 遗传性状　。 2．DNA重组技术的基本工具 (1)限制性内切核酸酶(简称：　限制酶　) ①来源：主要是从　原核　生物中分离纯化出来的。 ②作用：识别特定的　核苷酸序列　并切开特定部位的两个核苷酸之间的　磷酸二酯键　。 ③结果：产生　黏性末端　或平末端。 (2)DNA连接酶 ①种类：按来源可分为E·coli DNA连接酶和　T4DNA连接酶　。 ②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　。 ③DNA连接酶和限制酶的关系 (3)载体 ①种类：　质粒　、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 ②质粒的特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(能自我复制,有一个至多个　限制酶切割位点　,有特殊的　标记基因　)) 3．DNA的粗提取与鉴定实验 (1)实验原理 ①DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同 溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA 　溶解　 　析出　 蛋白 质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐　增大　 部分发生盐析沉淀 　溶解　 ②DNA不溶于　酒精溶液　，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。 ③DNA与二苯胺沸水浴加热，呈　蓝　色。 (2)操作流程 材料的选取：选用　DNA　含量相对较高的生物组织 ↓ 破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液 ↓ eq \x(去除杂质)：利用DNA在　不同浓度的NaCl溶液　中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 ↓ DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液 ↓ DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管置于沸水中加热5 min，溶液变成　蓝色　 ◆[基础诊断] (1)基因工程的原理是基因重组，该技术引起的变异是定向的。( √ ) (2)DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。( × ) (3)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的连接酶。( × ) (4)原核细胞内的限制酶对细胞自身有害。( × ) (5)载体的种类有质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中动植物病毒必须是DNA病毒。( √ ) 疑难点一　基因工程中的工具酶 1．限制酶的辨析 (1)限制酶是一类酶而不是一种酶。 (2)限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键。 (3)不同种类的限制酶识别的序列与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。 (4)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割2次，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的末端。 (5)限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成；后者是双链序列。 (6)判断两个末端是否为同一种限制酶切割产生的方法：将其中一个末端旋转180°，若与另一个完全相同，则说明这两个末端是由同一种限制酶切割产生的。 2．与DNA有关的酶的比较 名称 作用部位 作用底物 作用结果 限制酶 磷酸二 酯键 DNA 将DNA切成两个片段 DNA 连接酶 磷酸二 酯键 DNA片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子 DNA 聚合酶 磷酸二 酯键 脱氧核 苷酸 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端 DNA(水 解)酶 磷酸二 酯键 DNA 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸 解旋酶 碱基对之 间的氢键 DNA 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链 RNA 聚合酶 磷酸二 酯键 核糖核 苷酸 将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端 ◆[互动探究] 下图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题： 1．EcoR Ⅰ和Hpa Ⅰ的识别序列和识别位点分别是什么？产生的末端分别是哪种类型？ 提示：EcoR Ⅰ限制酶的识别序列是GAATTC，切割位点在G、A之间，切断磷酸二酯键，产生的是黏性末端， Hpa Ⅰ限制酶的识别序列是GTTAAC，切割位点在T、A之间，切断磷酸二酯键，产生的是平末端。 2．DNA连接酶的作用是什么？和DNA聚合酶的作用有什么区别？ 提示：DNA连接酶的作用是将2个不同来源的DNA片段拼接成1个完整的新的DNA分子。 区别：DNA连接酶不需要模板，催化连接2个DNA片段断口处的磷酸二酯键的形成，而DNA聚合酶催化复制DNA，需要模板，形成与母链互补的子链，从而使DNA分子数增加。 3．DNA连接酶有哪两种？来源有什么不同？作用有什么不同？ 提示：DNA连接酶有两种，即E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。前者来源于大肠杆菌，后者是从T4噬菌体中分离出来的。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，不能将双链DNA片段平末端进行连接。而T4 DNA连接酶既能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，又能将双链DNA片段平末端进行连接，但连接平末端的效率比较低。 ◆[对点训练] 1．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是(　　 ) TCGGACTTAA ① CATGTCCA ② AATTCG ③ AGCTTCAG ④ A．①②　　　　　　　　 B．①③ C．①④ D．②③ 解析：B　[限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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，且切割后可形成能够互补配对的黏性末端。由题图可知，①③能够互补，其他的不能互补，所以①③属于同一种限制酶切割而成的。] 2．下列有关限制性内切核酸酶的叙述中错误的是(　　) A．用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，4个磷酸二酯键断裂 B．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小 C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同 D．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成重组质粒 解析：B　[用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，需要对4个切割位点的核苷酸之间的磷酸二酯键切割，故4个磷酸二酯键断裂，A正确；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大，B错误；—CATG↓—被限制酶切出的黏性末端是—CATG，—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端是GATC—，黏性末端碱基数都是4个，C正确；不同的限制酶切割也能形成相同的黏性末端，经DNA连接酶连接也能形成重组质粒，D正确。] ◆[方法总结] 如何确定限制酶的种类 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 ①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。 ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。 ③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 ①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 ②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 疑难点二　基因工程的载体——“分子运输车” 1．作为载体必须具备的条件 (1)载体DNA必须有一个至多个限制酶切割位点，以便目的基因插入。 (2)能够在受体细胞中保留下来，且载体DNA必须具备自我复制能力，或能够整合到受体细胞染色体DNA上，并随染色体DNA进行同步复制。 (3)载体必须带有特殊的标记基因，以便重组后进行重组DNA的鉴定和筛选。常用的标记基因有抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。 (4)对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。 2．载体的三个要点分析 (1)基因工程中的载体≠细胞膜上的载体 两种载体的不同：基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。 (2)载体需要加工：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。 (3)标记基因的筛选原理。 ①前提：载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。 ②过程：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，然后在培养基中加入该抗生素。 ③结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，没被杀死的具有抗性的受体细胞被筛选出来。 ◆[互动探究] 下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图： 1．什么是质粒？ 提示：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子，主要存在于细菌和酵母菌体内。基因工程最常用的是大肠杆菌质粒。 2．质粒适宜作为基因载体有哪些特点？ 提示：质粒是具有自我复制能力的小型双链环状DNA分子，便于进入受体细胞。 3．天然质粒能直接用于基因工程中吗？ 提示：不能，因为天然质粒上一般没有标记基因。 4．基因工程中常用的载体有哪些？ 提示：质粒、噬菌体、动植物病毒。 ◆[对点训练] 1．下列关于载体的叙述中，错误的是(　　 ) A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子 B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其它多种酶的切点 C．目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒 D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割 解析：D　[载体必须具备的条件有：①对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动；②具有自我复制能力，或能整合到受体细胞的染色体DNA上，随染色体DNA的复制而同步复制；③具有一个至多个限制酶切点，以便目的基因可以插入到载体中；④带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否导入进行检测；⑤载体DNA分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。] 2．下列有关细菌质粒的叙述，正确的是(　　 ) A．质粒是存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器 B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子 C．质粒只能在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制 D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行 解析：B　[质粒是存在于细菌中的一种环状DNA分子，不是细胞器，A错误；质粒的化学本质是DNA，是细菌细胞中能自主复制的小型环状DNA分子，B正确；在体外，若给予适宜的条件，质粒也可能进行复制，C错误；有的质粒可以整合到宿主细胞的染色体DNA上，如农杆菌的Ti质粒的T－DNA，D错误。] 1．基因工程技术引起的生物变异属于(　　 ) A．染色体变异　　　　 B．基因突变 C．基因重组 D．不遗传的变异 解析：C　[基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后导入到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程技术引起的生物变异属于基因重组。] 2．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是(　　 ) A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的 B．甲、乙的黏性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能 C．DNA连接酶的作用位点是b处 D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段 解析：C　[据图可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分别是—GAATTC—(在G与A之间切割)、—CAATTG—(在C与A之间切割)、 —CTTAAG—(在C与T之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的，A正确；甲、乙的黏性末端互补，所以甲、乙可以形成重组DNA分子；甲、丙的黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶可以恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而b处是氢键，C错误；甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段为eq \a\vs4\al(—CAATTC—,—GTTAAG—，)其中没有切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切位点，所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段，D正确。] 3．据图分析，下列有关酶的功能的叙述不正确的是(　　 ) A．限制酶可以切断a处 B．DNA聚合酶可以连接a处 C．解旋酶可以切断b处 D．DNA连接酶可以连接c处 解析：D　[限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键(a处)，其中限制酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处，A正确、D错误；DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键(a处)，B正确；解旋酶作用于氢键(b处)，C正确。] 4．下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是(　　 ) A．向菜花组织中加入蒸馏水并搅拌可释放核DNA B．鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行加热 C．利用鸡血细胞提取DNA时，加入冷却的酒精溶液静止后出现的白色丝状物，就是粗提取的DNA D．向鸡血细胞中加入冷却的体积分数为95%的酒精，可以获得无杂质的DNA 解析：C　[菜花细胞为植物细胞，有细胞壁保护，因此加蒸馏水不会吸水胀破，A错误；鉴定DNA时，应将丝状物先溶解到2 mol/L的NaCl溶液中，然后再加入二苯胺试剂进行沸水浴，B错误；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，向滤液中加入冷却的体积分数为95%的酒精，静置2～3 min，溶液中会出现白色丝状物，就是粗提取的DNA，C正确；DNA存在于血细胞中，血细胞没有被破坏，向鸡血细胞中加入冷却的95%的酒精，不能获得DNA，D错误。] 5．根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)限制酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有　________　和　________　。 (2)质粒载体用限制酶X(识别的序列由6个核苷酸组成)切割后产生的片段如下： AATTC……G G……CTTAA 该酶识别的序列为　____________________　，切割的部位是　____________　。 (3)为使切割后的载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，还可用限制酶Y切割，两种酶共同的特点是　___________________________　。 (4)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即　________　DNA连接酶和　________　DNA连接酶，其中后者只能连接一种末端。 (5)基因工程中除质粒外，　________________　和　____________　也可作为载体。 解析：(1)限制酶切割DNA分子后可产生两种类型的末端，即平末端和黏性末端。(2)将图中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶X识别的序列为6个核苷酸组成的—GAATTC—，互补链是—CTTAAG—，切割的位点为G和A之间的磷酸二酯键。(3)质粒载体可以用限制酶X切割，也可以用另一种限制酶切割，说明该酶与限制酶X切割产生的黏性末端相同或者是互补。(4)基因工程使用的DNA连接酶，按来源可分为E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶，其中只能连接黏性末端的是E.coli DNA连接酶。(5)基因工程的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。 答案：(1)黏性末端　平末端　(2)—GAATTC—或—CTTAAG—　G和A之间的磷酸二酯键　(3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同或互补 (4)T4　E．coli　(5)噬菌体　动植物病毒 $