3.1重组DNA技术的基本工具（情境课件）生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦基因工程中重组DNA技术的基本工具，涵盖限制酶、DNA连接酶、载体及DNA粗提取实验。以“发光矮牵牛”情境导入，通过任务驱动（如找基因工程概念）和问题引领（如不同生物基因拼接基础），构建从定义到工具作用的知识脉络，形成学习支架。 其亮点在于以真实情境贯穿教学，融合生命观念（结构与功能观分析工具作用）、科学思维（问题探究工具作用）和探究实践（DNA粗提取实验步骤及结果分析）。通过即学即练和课堂小结巩固知识，学生能理论联系实际，教师可高效开展教学。

人教版选择性必修3 第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 发光矮牵牛的获得 目录 生命观念 1.运用结构与功能观，分析基因工程过程中三种基本工具的作用。 科学思维 1.问题引领，探究研发发光矮牵牛过程中需要的的各种工具。 2.认同基因工程过程中需要限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具，在问题引领中主动思考各自作用。 社会责任 1.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 素 养 目 标 情境导入 发光的矮牵牛 2024年初，发光矮牵牛已开售，转基因矮牵牛用到了基因工程，什么是基因工程?都需要什么工具?我们一起来学习。 情境串讲 一、基因工程的定义 【任务一】阅读课本，找出基因工程的概念，及研发矮牵牛需要的工具？ 基因工程的别名： 操作环境： 操作对象： 操作水平： 基本过程： 原理： 结果： 重组DNA技术、 生物体外 基因 DNA 分子水平 剪切 基因重组 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 →拼接 →导入 →表达 优点： 克服远缘杂交不亲和障碍、 改造生物性状 定向 情境串讲 一、基因工程的定义 转移 A生物 B生物 萤火虫 普通动、植物 发光基因 情境串讲 一、基因工程的定义 思考：不同生物的基因为什么能拼接？为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达? 拼接的基础 ①DNA的基本组成单位相同（四种脱氧核苷酸） 表达的基础 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 ①基因是控制生物性状的结构与功能单位 ②遗传信息的传递都遵循中心法则 ③生物界几乎共用一套遗传密码 情境串讲 一、基因工程的定义 准确切割DNA分子 将DNA片段连接起来 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 重组DNA技术的基本工具 剪 接 运 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 【任务二】如何获得发光基因? 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 1.限制酶的来源？种类？特点？识别序列长度？切割结果？ 2.某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？几个末端？ 3.根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 4.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 1.限制酶的来源及作用 主要是从原核生物中分离纯化来的 能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开（核苷酸之间的磷酸酯键，图中粉红色）。 (1)来源： (2)作用： A T C G T A G C 5’ 3’ 5’ 3’ 磷酸二酯键 限制酶只切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键 限制酶不是一种酶，而是一类酶 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 大多数限制酶的识别序列由___个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由___个、___个或__________的核苷酸组成。 6 8 其他数量 4 2.限制酶识别的序列 仔细观察下列四种限制酶识别的特定序列有何特点？ 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，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 ，称为回文序列。 仔细观察以下四种限制酶识别的特定序列，说出各种酶识别序列（从5’一3’方向识别）？各种酶切割的位置？有何特点？ EcoRⅠ ……G-A-A-T-T-C…… ……C-T-T-A-A-G…… HindⅢ ……A-A-G-C-T-T…… ……T-T-C-G-A-A…… BamHⅠ ……G-G-A-T-C-C…… ……C-C-T-A-G-G…… TaqⅠ ………T-C-G-A……… ………A-G-C-T……… 2.限制酶识别的序列 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 5' 3' 3' 5' 沿中轴线旋转180°，观察产生的2个黏性末端碱基序列有什么特点? 1.下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ） A．GAATTC B．GGGGCCCC CTTAAG CCCCGGGG C．CTGCAG D．CTAAATC GACGTC GATTTAG 即学即练 限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，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 ，称为回文序列。 EcoR Ⅰ (在G与A之间切割) 中轴线 黏性末端 平末端 Sam Ⅰ (在G与C之间切割) 形成黏性末端或平末端 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 3.限制酶的作用结果 现学现用：写出下列限制酶切割形成的黏性末端 BamHⅠ________ EcoRⅠ________ HindⅢ________ BglⅡ ________ GATC AATT AGCT GATC 思考：你从中发现什么现象了？ 不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端 识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶构建载体时，切割位点的选择范围扩大。 同尾酶 你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？ 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全。 旁栏思考题 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” EcoRⅠ 属名Escherichia首字母 种名coli前两个字母 R型菌株 从中分离的第一个限制酶 例如：流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)d株中先后分离到3种限制酶，则分别命名为: Hind I Hind II Hind III 限制酶的命名 EcoRⅠ：大肠杆菌（Escherichia coli）R型菌株中分离出的第一个限制酶； SmaⅠ：粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）中分离出的第一个限制酶。 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 情境串讲 二、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” g1 g2 g3 CT TCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGAT T GGCATCTTAA AATTCCGTAG 5‘ 5‘ 3‘ 3‘ g1 g2 g3 1.现有一段DNA，含有基因g1、g2、g3，若要将g2提取出来，如何操作？ 需要有几个酶切位点？消耗几分子水? 2 产生几个末端？共产生几个磷酸基团？ 4 4 使用EcoRⅠ酶剪切 识别序列GAATTC 4 拓展延深 *形成 *一个限制酶切割一次形成2个黏性末端 *同一种限制酶切割形成的黏性末端相同 *两个黏性末端有2个游离的磷酸基团。 1.下列黏性末端属于由同种限制酶切割而成的是( ) ① ② ③　　　 　④ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①② B.①③ C.①④ D.②③ 即学即练 限制性内切核酸酶---“分子手术刀” 识别序列、黏性末端相同 能切下目的基因且不破坏目的基因 2.下图中，选择哪种限制酶来获得抗病基因（目的基因）？ 选择限制酶切割目的基因的基本原则是： ____________________________________________________。 即学即练 限制性内切核酸酶---“分子手术刀” G A A T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 用同种限制酶切割(EcoRⅠ) 如果把两种来源不同的DNA用同种限制酶来切割，会怎样？ 思考 缺口怎么办？ G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 把两种来源不同的DNA进行重组，应该怎样处理？ 思考 情境串讲 三、DNA连接酶——“分子缝合针” 【任务二】DNA连接酶如何连接? 阅读课本72页第1段，回答下列问题： DNA连接酶的作用? DNA连接酶的种类？ DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？ 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。 类型 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 功能 缝合____________和____________ 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌 T4噬菌体 黏性末端 平末端 磷酸二酯键 情境串讲 三、DNA连接酶——“分子缝合针” 1.DNA连接酶的作用 G C T T A A A A T T C G 2.DNA连接酶的种类 注意:不是连接氢键(氢键的形成不需要酶的催化) 注:E.coli DNA连接酶连接平末端效率较T4DNA连接酶低。一般用T4 DNA连接酶连接平末端更合适。 情境串讲 三、限制性内切核酸酶---“分子手术刀” EcoRI DNA连接酶 A G T C A T T C G A T A (1)可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来； (2)两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来。 T C G A T C 注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能将单个脱氧核苷酸连接到DNA链上！ T4 DNA连接酶 既可把黏性末端“缝合”起来，又可把平末端“缝合”起来，但连接平末端效率较低。 C C C G G G G G G C C C 情境串讲 三、DNA连接酶——“分子缝合针” 情境串讲 三、DNA连接酶——“分子缝合针” 27 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板 作用对象 作用结果 用途 都能催化形成磷酸二酯键 都是蛋白质 不需要 需要DNA的一条链作模板 形成完整的重组DNA分子 形成DNA的一条链 基因工程 DNA复制 在两个DNA片段间形成磷酸二酯键 将单个核苷酸连接到已有DNA片段，形成磷酸二酯键 DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？ 旁栏思考 　　　项目 种类　　　 作用部位 作用结果 图示 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 DNA(水解)酶 解旋酶 磷酸二酯键 形成黏性末端或平末端 磷酸二酯键 连接DNA分子片段 磷酸二酯键 形成新DNA分子 磷酸二酯键 形成脱氧核苷酸 碱基对间的氢键 形成单链DNA分子 归纳总结 与DNA相关的五种酶的比较 即学即练 DNA连接酶——“分子缝合针” 1.限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是(　　) A．DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键 B．限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸 C．T4 DNA连接酶只能连接黏性末端 D．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来所以也能剪切自身的DNA B DNA连接酶连接的是两个DNA片段 T4 DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端 限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，但是因为原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，所以不能剪切自身的DNA 即学即练 DNA连接酶——“分子缝合针” A．获取该目的基因可采用EcoR Ⅰ 和BamH Ⅰ 进行酶切 B．图2所示的三种限制酶使特定碱基序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 C．可以用Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ酶切该DNA分子，产生不同的黏性末端 D．能被Sau3A Ⅰ切割的序列不一定能被BamH Ⅰ切割 2.图1表示某种DNA分子上的多种限制酶切割位点，图2表示EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ、Sau3A Ⅰ三种限制酶识别序列和切割位点，下列相关叙述错误的是(　　) C Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ识别的碱基序列不同，酶切目的基因产生的黏性末端相同，但是目的基因内部含有Sau3A Ⅰ识别的序列，所以不能使用Sau3A Ⅰ切割该DNA来获取目的基因 即学即练 DNA连接酶——“分子缝合针” 3.已知某种限制性内切核酸酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如下图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是(　　) A．3　　　　B．4　　　　C．9　　　　D．12 C D最多能产生a、b、c、d、ab、cd、abc、bc、bcd共9种长度不同的DNA片段 A TGATC CTAGA T CTAGT A T AGATC 结论1：同种限制酶产生的黏性末端相同; 不同的限制酶可能会形成相同的黏性末端，可通过DNA连接酶连接。 A TGATC CTAGA T (同尾酶) 使切割点的选择范围扩大. 深度探究 限制酶、DNA连接酶与黏性末端 A TGATC CTAGA T CTAGT A T AGATC 结论2：不同限制酶切割所得若两个相同黏性末端连接的 DNA片段不能再被所用的限制酶识别。 A TGATC CTAGA T 【思考】连接后的序列还能被以上两种酶识别切割吗？为什么？ 深度探究 限制酶、DNA连接酶与黏性末端 A TGATC CTAGA T CTAGT A T AGATC 结论3：相同的黏性末端可由 的限制酶切割产生。 A TGATC CTAGA T 不同 （是否是同一种限制酶切割还要看两端的碱基） 深度探究 限制酶、DNA连接酶与黏性末端 情境串讲 四、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 【任务三】阅读教材“基因进入受体细胞的载体——分子运输车” 的内容，思考并回答下列问题： 1.载体要与外源基因连接，需要具备什么条件? 2.要使携带的外源基因在受体细胞中稳定存在， 载体需要具备什么条件? 3.我们用肉眼看不到载体是否进入受体细胞，为了便于筛选重组DNA分子，载体需要具备什么条件? 1.载体的作用及种类 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 质粒 将外源基因送入受体细胞, 在受体细胞内对目的基因进行大量复制 (1)作用： 动植物病毒 噬菌体 (2)种类： 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。 拟核 质粒 大肠杆菌 氨苄青霉素抗性基因 目的基因 复制起点 2.载体需具备的条件 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 能使目的基因稳定存在且数量可扩增 供外源DNA片段（基因）插入其中 便于重组DNA分子的筛选 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤 (1)稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上 (2)有一个至多个限制酶切割位点 (3)具有特殊的标记基因 (4)对受体细胞无害、易分离 拟核 质粒 大肠杆菌 氨苄青霉素抗性基因 目的基因 复制起点 思考•讨论 重组DNA分子 【动动手】 请利用两张纸，按照P73页，思考讨论”重组DNA”的要求完成操作，并完成讨论题： 剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具” ？ 你制作的黏性末端的碱基能不能互补配对？如果不能，可能是什么原因造成的？ 你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？ …TATCGTACGATAGGTACTTAA …ATAGCATGCTATCCATG AATTCGGCATAC… GCCGTATG… …TCCTAG …AGGATCTTAA GAGCCATACTTAA AATTCTCGGTATG AATTCCATAC… GGTATG… GAGCCATACTTAA AATTCTCGGTATG 5′ 3′ 5′ 3′ 5′ 3′ 5′ 3′ 思考•讨论 重组DNA分子 思考•讨论 重组DNA分子 根据学生实际操作的情况进行指导。如果制作的黏性末端的碱基不能互补配对可能是剪切位点或连接位点选得不对，也可能是其他原因。 不能，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。 剪刀代表限制酶；透明胶条代表DNA连接酶。 剪刀和透明胶条分别代表哪种“分子工具” ？ 你制作的黏性末端的碱基能不能互补配对？如果不能，可能是什么原因造成的？ 你插入的DNA片段能称得上一个基因吗？ 归纳总结 DNA重组技术的基本工具 1.“分子手术刀”—— 1）来源： 2）作用： 3）作用结果： 2.“分子缝合线”—— 1）作用： 2）分类： 3.“分子运输车”—— 1）作用： 2）种类： 3）应具备条件： 限制酶 产生黏性末端、平末端 DNA连接酶 将不同的DNA片段连接起来 磷酸二酯键 将外源基因送入受体细胞 质粒（最常用）、噬菌体、动植物病毒 E.Coli DNA连接酶、T4DNA连接酶（来源、区别？） 主要从原核生物中分离纯化出来。 载体 识别特定的核苷酸序列，使特定部位的磷酸二酯键断开。 作用部位： ①有一个至多个限制酶切割位点 ②能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。 ③具有标记基因 ④对受体细胞无害 ——便于重组DNA分子的筛选 即学即练 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.下列有关基因工程中载体的说法，正确的是(　　) A．被用作载体的质粒都是未经人工改造的天然质粒 B．所有的质粒都可以作为基因工程中的载体 C．质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA分子 D．作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因 D 在基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的 作为基因工程的载体，必须具备一定的条件，而自然界中的质粒不一定具备相应的条件，因此不是所有的质粒都可以作为基因工程中的载体 质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子 A. ①是c；②是b；③是a B．①是a和b；②是a；③是b C．①是a和b；②是b；③是a D．①是c；②是a；③是b 考向2 基因进入受体细胞的载体和DNA的粗提取与鉴定 【变式训练1·变考法】某细菌质粒如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示中的a、b、c是外源基因插入位置，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是(　　) 知识夯基 考向研析 A 考点一 重组DNA技术的基本工具 细菌 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 ①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都没有被破坏，所以插入点是c；②细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因正常表达而四环素抗性基因被破坏，故插入点为b；③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被破坏而四环素抗性基因正常表达，故插入点为a。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 请同学们自主阅读教材P74-75，作思考回答下列问题： 1.概述DNA粗提取和鉴定的原理，以及材料的选择。 2.画出实验流程简图。 3.第一次过滤后DNA在沉淀中还是上清液中？ 你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？ 利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 一、提取的基本思路 二、实验原理： 0 DNA溶解度 NaCl浓度 0.14mol/L 2mol/L —— DNA的粗提取与鉴定 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 原理一 原理二 原理三 DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精 DNA能溶于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液 在一定温度下，DNA被二苯胺试剂染成蓝色 46 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 三、材料用具 1.选材： DNA含量相对较高的生物组织，如新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花和猪肝等。 能否选用牛、羊、马、猪等哺乳动物的红细胞做实验材料？ 不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 三、材料用具 2.试剂： 试剂 作用 研磨液 体积分数为95%的酒精 2mol/L 的NaCl溶液 二苯胺试剂 蒸馏水 析出DNA 溶解DNA 鉴定DNA，要现配现用 溶解并提取DNA 研磨液成分 作用 SDS 使蛋白质变性 EDTA 抑制DNA酶 Tris-HCl缓冲液 稳定DNA 研磨 加酒精析出 溶解与鉴定 提取上清液 取上 清液 充分 研磨 纱布过滤 95%冷酒精 离心 离心 丝状物 沉淀物 四、实验步骤： 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 四、实验步骤： (1)研磨：称取约30g洋葱,切碎,然后放入研中,倒入10mL研磨液,充分研磨。 (2)提取上清液：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。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中,在1500r/min的转速下离心5min,再取上清液放入烧杯中。 研磨不充分，会使DNA分子不能从细胞核中释放出来，从而影响提取的DNA含量 过滤能用滤纸代替吗？ 不可以，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失。 可能含有DNA、RNA以及蛋白质、脂质、糖类等。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 四、实验步骤： 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 四、实验步骤： (3)加酒精析出：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;或者将溶液倒入塑料离心管中,在10000r/min的转速下离心5min,弃上清液,将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。 （1）冷却的酒精溶液(体积分数95％)作用： 一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解； 二是低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。 避免破坏DNA 这一步的目的是蛋白质溶解在酒精中，DNA不溶于酒精而析出。 将丝状物或沉淀物溶于 溶液中，加入 试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。 （4）NaCl溶液溶解DNA并鉴定 二苯胺 2mol/L的NaCl 空白对照组： 在等体积的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，将试管置于同等沸水浴中加热5min。 加入2mol/L氯化钠溶液 不加入丝状物 加入4mL二苯胺试剂 加入2mol/L氯化钠溶液 加入丝状物 加入4mL二苯胺试剂 实验组 对照组 水浴加热 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 组别 试剂 处理 结果 对照组 实验组 实验组 对照组 水浴加热 溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。 2mol/L的NaCl溶液5mL 2mol/L的NaCl溶液5mL 4mL的二苯胺试剂 4mL的二苯胺试剂 丝状物或沉淀物 （4）NaCl溶液溶解DNA并鉴定 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 （4）NaCl溶液溶解DNA并鉴定 你提取出白色丝状物或沉淀物了吗？用二苯胺试剂鉴定的结果如何 观察提取的DNA的颜色，如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺试剂鉴定呈现蓝色说明实验基本成功；如果不呈现蓝色，可能的原因有所提取的DNA含量低，或者在实验操作过程中出现了失误等。 你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？ 本实验粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 五、结果分析和评价 与其他同学提取的DNA进行比较，看看实验结果有何不同，分析产生差异的原因。 实验结果不明显的可能原因： ①材料中的核物质没有充分释放出来，如研磨不充分或蒸馏水的量不够。 ②加入酒精后摇动或搅拌时过猛，DNA被破坏。 ③二苯胺最好现用现配，否则二苯胺变成浅蓝色， 影响鉴定效果。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 五、结果分析和评价 1.如果选用鸡血细胞进行实验，如何快速破碎细胞？ 2.有时会在DNA滤液中添加嫩肉粉（木瓜蛋白酶），这样有什么好处？ 3.有时还会反复利用不同浓度的NaCl溶液来溶解、析出DNA，试猜想该操作的目的？ 将鸡血细胞置于蒸馏水中，待细胞涨破后，收集滤液。 利用蛋白酶分解杂质蛋白，不分解DNA，有利于DNA与蛋白质分开。 进一步纯化DNA——用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质；用低盐溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 【进一步探究】 本试验只是对DNA进行了粗提取，请查阅资料，了解实验室提取纯度较高的DNA的一种方法，并与本实验中所使用的方法进行比较，总结两种方法的异同。 实验室提取纯度较高的DNA的方法有不少。例如，可以先添加质量分数为25%的SDS溶液，使蛋白质变性后与DNA分开；随后，加入氯仿—异丙醇混合液（体积比为24:1），通过离心将蛋白质及其它杂质除去，取清液；可重复上述操作几次，直至上清液变成透明的粘稠液体。此外，由于苯酚可以迅速使蛋白质变性，抑制核酸酶的活性，因此还可以先用苯酚处理，然后离心分层，这时DNA溶于上层水相，蛋白质变性后存在于酚层中，用吸管、微量移液器等实验用具就可以将二者分开。 探究•实践 DNA分子的粗提取和鉴定 即学即练 DNA分子的粗提取和鉴定 1．(2024·山东等级考)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 研磨后，可以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，可以不使用离心机，A正确，B错误 A 限制酶 DNA连接酶 载体 ①对受体细胞无害； ②有一个至多个限制酶切割位点； ③有特殊的标记基因； ④能自我复制或能整合到宿主DNA上。 质粒、λ噬菌体衍生物 、动植物病毒 基因工程的基本工具 作为载体的条件 种类： 磷酸二酯键 来源： 主要来源于原核生物 特点： 作用部位： 具有专一性 结果： 形成黏性末端或平末端 连接部位：磷酸二酯键 种类： E.coliDNA连接酶、T4 DNA连接酶 作用： 把两条双链DNA片段拼接起来 课堂小结 重组DNA技术的基本工具 1.根据所学知识，完成以下填空： ①限制酶 ②解旋酶 ③DNA连接酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶 b a A.切断a处的酶为_______ B.连接a处的酶为_______ C.切断b处的酶为_______ ① ③④ ② a：磷酸二酯键；b：氢键 课堂练习 能力提升 2.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(　　) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 课堂练习 能力提升 3.如表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，据表分析以下说法正确的是 (　　) 限制酶 BamH Ⅰ EcoR Ⅰ Hind Ⅱ 识别序列和切割位点 G↓GATCC G↓AATTC GTY↓RAC 限制酶 Kpn Ⅰ Sau3A Ⅰ Sma Ⅰ 识别序列和切割位点 GGTAC↓C ↓GATC CCC↓GGG (注：Y表示C或T，R表示A或G) A.一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列 B.限制酶的切割位点一定位于识别序列的内部 C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端 D.限制酶切割后形成的不一定都是黏性末端 课堂练习 能力提升 4.DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是 ( ) A.能连接DNA分子双链碱基对之间的氨键 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.只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，不能连接双链DNA片段的平末端 课堂练习 能力提升 5.在重组DNA技术中，将外源基因送入受体细胞的载体可以是( ) A.大肠杆菌的质粒 B.切割DNA分子的酶 C. DNA片段的黏性末端 D.用来识别特定基因的DNA探针 课堂练习 能力提升 6.质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是(　　) A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上 B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器 C．基因工程使用的质粒一定含有标记基因和复制原点 D．质粒上碱基数量之间存在A＋G＝U＋C 课堂练习 能力提升 7.图1为某种质粒结构简图，图2表示某外源DNA上的目的基因，小箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ、HindⅢ的酶切位点。下列有关叙述错误的是(   ) A.在基因工程中若只用一种限制酶 完成对质粒和外源DNA的切割，则可选 EcoRⅠ B.如果将一个外源DNA分子和一个 质粒分别用 EcoRⅠ酶切后，再用DNA连接酶连接，形成一个含有目的基因的重组DNA，此重组DNA中 EcoRⅠ酶切点有1个 C.为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，酶切时可使用BamHⅠ和Hind Ⅲ 两种限制酶同时处理 D.质粒是一种结构很小的、能自主复制的环状DNA，是基因工程中最常用的载体 课堂练习 能力提升 8．四种限制酶的切割位点如图所示，下列叙述错误的是（       ） A．上图中EcoRⅠ、PstⅠ两种酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接 B．图中SmaⅠ、EcoR V两种酶切割后的DNA片段，可以用T4DNA连接酶连接 C．DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段连接的化学键是磷酸二酯键 D．限制酶能识别特定的核苷酸序列，具有专一性，不同的限制酶切割不能产生相同的黏性末端 课堂练习 能力提升 9.下表关于DNA粗提取与鉴定实验的表述，不正确的是（ ） 选项 试剂 操作 作用 A 研磨液 与生物材料混合 提取溶解DNA B 2 mol/L NaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA C 冷却的酒精 加入到离心后的上清液中 溶解DNA D 二苯胺试剂 加入到溶解有DNA的NaCl溶液中 鉴定DNA 课堂练习 能力提升 10.下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验原理的叙述，正确的是 (　　) A．DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl溶液浓度的升高而减小 B．利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯的DNA C．DNA是大分子有机物，易溶于水也溶于某些有机溶剂 D．在沸水浴中，DNA遇二苯胺会出现紫色反应 课堂练习 能力提升 11.下图是“DNA粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列有关叙述错误的是(　　) A.图1中的丝状物含有DNA B.图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶 C.图2所示实验操作完成后，最好待试管溶液冷却后观察颜色变化 D.图2中的溶液b能够溶解DNA 课堂练习 能力提升 人教版选择性必修3 感谢观看！ Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf58.51.100 $在电影阿凡达中，会发光的植物随处可见，光芒闪烁的花草、五彩斑斓的奇幻森林、漂浮在空中的荧光种子，这美轮美奂的奇异景象令人遐想。现实中，地球上也存在着能发光的生物，比如萤火虫、水母、蘑菇等。如今，合成生物学家利用基因工程技术让发光植物成为现实，并走进了人们的生活。据悉，国外生物技术公司light bio将于四月开始面向部分地区出售5万株会发光的萤火虫矮牵牛花。据该公司官网介绍，这种矮牵牛的花朵是白色的，到了晚上会像萤火虫一样发出令人着迷的荧光。这是因为研发人员通过基因工程改造，将其整合了一种来自发光蘑菇的基因，从而能够持续发出绿色荧光。目前该产品的销售价格为29美元。近几年，具有梦幻色彩的矮牵牛星空和荧光凭借其独特的花色俘获了不少爱好者的心，而这种真正会发光的萤火虫矮牵牛，你会喜欢吗？