第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教用课件（人教版）

该高中生物学课件聚焦重组DNA技术的基本工具，涵盖工具酶、载体及DNA粗提取鉴定实验，从基因工程诞生发展切入，通过基础梳理、概念辨析等环节，构建“理论基础—技术工具—实验操作”的知识支架，帮助学生衔接前后知识点。 其亮点在于融合生命观念（如限制酶结构与功能适应）、科学思维（如载体标记基因筛选的逻辑分析）和探究实践（如DNA粗提取步骤优化），通过即学即练和实验注意事项指导，提升学生逻辑思维与实践能力，为教师提供系统教学资源和多样化评价素材。

第1节　重组DNA技术的基本工具 学习目标 1.关注基因工程的诞生和发展历程， 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 2.分析基因工程过程中三种基本工具的作用，形成结构与功能相适应的观点。 3.明确DNA的粗提取与鉴定的原理，进行相关实验操作，提高实践能 力。 目 录 CONTENTS 知识点一　基因工程及其操作的工具酶 知识点二　基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 知识点三　DNA的粗提取与鉴定 背诵记忆 随堂热练 课时作业 知识点一　基因工程及其操作的工具酶 目 录 1. 基因工程及其诞生与发展 （1）基因工程的概念 基因工程的别名 ⁠ 操作环境 ⁠ 操作对象 ⁠ 操作水平 ⁠ 操作技术 ⁠等技术 结果 赋予生物新的 ，创造出更符合人们需要 的 ⁠ 重组DNA技术 生物体外 基因 DNA分子 转基因　 遗传特性　 新的生物类型和生物产品　 生物学·选择性必修3 目 录 （2）基因工程的诞生和发展（连线） 生物学·选择性必修3 目 录 2. 基因工程的工具酶 （1）限制性内切核酸酶（简称限制酶）——“分子手术刀” （2）DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用：将 连接起来，恢复被 ⁠切开的两个核 苷酸之间的 ⁠。 两个DNA片段　 限制酶　 磷酸二酯键　 生物学·选择性必修3 目 录 ②种类及特点 E. coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来 源 ⁠ ⁠ 特 点 E. coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶 大肠杆菌 T4噬菌体 生物学·选择性必修3 目 录 【微思考】　DNA连接酶与DNA聚合酶作用的异同是什么？ 提示：两种酶作用的相同点是：都能形成磷酸二酯键。 两种酶作用的不同点是：DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连 接到已经形成的脱氧核苷酸链上，DNA连接酶的作用是连接DNA分子 的两个片段。 生物学·选择性必修3 目 录 （教材P71“旁栏思考”）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？ 提示：原核生物容易受到外源DNA的入侵，限制酶可以切割外源DNA，使 之失效，从而保证自身的安全。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）基因工程的原理是基因重组，不过在这里这种变异是定向的。 （　√　） （2）DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具。 （　×　） 提示：DNA重组技术的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，没有DNA 聚合酶。 （3）DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。 （　×　） 提示：DNA重组技术所需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶，载体并非工 具酶。 √ × × 生物学·选择性必修3 目 录 （4）不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。 （　√　） （5）限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。 （　×　） 提示：限制酶在原来的原核细胞内用于切割外源DNA，使之失效，从而保 护自身。 （6）DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来。 （　×　） 提示：DNA连接酶能将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个 核苷酸之间的磷酸二酯键。 √ × × 生物学·选择性必修3 目 录 探究一｜探究基因工程的理论基础 1. 基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别：有 性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在 间进行重组；基 因工程可以实现遗传物质在 间进行重组，并且方向性强，可 以 改变生物的性状。 2. 为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？ 提示：（1）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。（2）双链DNA分 子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 同一物种　 不同物种　 定向地　 生物学·选择性必修3 目 录 3. 为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ 提示：（1）基因是控制生物性状的独立遗传单位。（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。 生物学·选择性必修3 目 录 探究二｜基因工程中的工具酶的探究 4. 请结合限制酶的作用特点，回答以下问题： （1）限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？ 提示：不能。 生物学·选择性必修3 目 录 （2）请结合图示推断，限制酶切割一次可断开 个磷酸二酯键；产 生 个游离的磷酸基团；产生 个黏性末端；消耗 分子水。 2　 2　 2　 2　 生物学·选择性必修3 目 录 5. 限制酶不切割细菌本身的DNA分子的可能原因是 ⁠ ⁠ （答出两点）。 含某种限制酶的细菌 的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了 限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开　 生物学·选择性必修3 目 录 6. 有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶Spe Ⅰ进行切割，B片 段分别用限制酶Hind Ⅲ、Xba Ⅰ、EcoR Ⅴ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识 别序列和切割位点如图。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）请写出限制酶Spe Ⅰ、Hind Ⅲ、Xba Ⅰ和Xho Ⅰ切割形成的黏性末端。 提示： 生物学·选择性必修3 目 录 （3）限制酶 切割B片段产生的DNA片段能与限制酶SpeⅠ切割A片 段产生的DNA片段相连接，因为 ⁠ ；连接完成后，该重组DNA分子的新连接处 （填“能”或 “不能”）再被所用的限制酶切割，因为 ⁠ ⁠。 （2）不同限制酶切割 （填“可能”或“不可能”）产生相同的黏 性末端。 可能　 XbaⅠ　 XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末 端　 不能　 所用的两种限制酶均不能识别 该重组DNA分子的新连接处的脱氧核苷酸序列　 生物学·选择性必修3 目 录 1. 基因工程的理论基础 生物学·选择性必修3 目 录 2. 与DNA相关的五种酶的比较 名称 作用部位 作用结果 限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成两个片段 DNA连接酶 磷酸二酯键 将两个DNA片段连接为一个DNA分子 DNA聚合酶 磷酸二酯键 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 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 将双链DNA分子局部解旋为单链，形 成两条长链 生物学·选择性必修3 目 录 1. （教材P71“图3－3”改编）基因工程中 需使用多种工具酶，几种限制酶的切割位 点如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 限制酶Sma Ⅰ和EcoR Ⅴ切割形成的末端，不可以通过E. coli DNA连接 酶相互连接 B. DNA连接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯键的形成 C. 限制酶EcoR Ⅰ进行一次切割，会切断2个磷酸二酯键，形成1个游离的5' 末端 D. 若两种限制酶的识别序列相同，则形成的末端一定能通过DNA连接酶 相互连接 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　限制酶EcoR Ⅰ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶Sma Ⅰ和 EcoRⅤ切割形成的是平末端，E. coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片 段的效率要远远低于T4 DNA连接酶，A错误；DNA连接酶是在两个DNA 片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的 核苷酸片段上，形成磷酸二酯键；RNA聚合酶将单个核糖核苷酸加到已有 的核苷酸片段上形成磷酸二酯键，B正确；一个限制酶切割一次，使DNA 双链断开，会有两个磷酸二酯键断裂，形成2个黏性末端或平末端，形成2 个游离的5'末端，C错误；若两种限制酶的识别序列相同，但由于识别的位 点不同，切割形成的末端不同，故不一定能通过DNA连接酶相互连接，D 错误。 生物学·选择性必修3 目 录 2. DNA连接酶是基因工程的必需工具。下列有关DNA连接酶的叙述，错 误的是（　　） A. DNA连接酶可以将任意的两个DNA片段连接成一个重组DNA分子 B. DNA连接酶发挥作用时不需要识别特定的脱氧核苷酸序列 C. DNA连接酶可以催化两个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成 D. DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端 解析： 　DNA连接酶可以连接平末端或互补配对的黏性末端，而非任意 的两个DNA片段，A错误。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 目 录 1. 种类：质粒、 、动植物病毒等。 2. 常用载体——质粒 （1）化学本质：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 分子。 噬菌体　 环状双链DNA　 生物学·选择性必修3 目 录 （2）质粒作为载体所具备的条件及原因 条件 原因 能在细胞中进行 ⁠ ，随受体DNA同步复制 能使目的基因稳定存在且数量 可扩增 有一个至多个 ⁠ 供外源DNA片段（基因）插入 其中 常有特殊的标记基因 便于重组DNA分子的 ⁠ 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 自我复制或整合到受 体DNA上　 限制酶切割位点　 筛选　 生物学·选择性必修3 目 录 （3）功能 ①相当于一种运输工具，将外源基因送入 ⁠。 ②携带 在受体细胞内大量复制。 受体细胞　 外源基因　 生物学·选择性必修3 目 录 （教材P72“图3－4”）质粒的化学本质是什么？质粒含有几个游离的磷酸 基团？ 提示：DNA　0 生物学·选择性必修3 目 录 （1）作为载体的质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。 （　×　） 提示：作为载体的质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因。 （2）质粒是环状双链DNA分子，是基因工程常用的载体。 （　√　） （3）载体（如质粒）和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。 （　×　） 提示：质粒是DNA，细胞膜中的载体是蛋白质。 （4）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。 （　√　） × √ × √ 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜载体需具备的条件和载体的选择的探究 某一质粒载体如图所示，外源DNA插入AmpR或TetR 中会导致相应的基因失活（AmpR表示氨苄青霉素抗 性基因，TetR表示四环素抗性基因）。有人将此质 粒载体用BamH Ⅰ酶切后，与用BamH Ⅰ酶切获得的 目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有什么？ 提示：质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位 点，供外源DNA片段（基因）插入其中。在受体细胞中能自我复制，或能 整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因， 供重组DNA的鉴定和选择等。 生物学·选择性必修3 目 录 （2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞 中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，为什么？ 提示：在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和 仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此 培养基上存活，二者不能区分。 （3）将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？ 提示：不可行；因为如果没有载体导入受体细胞，目的基因无法进行自我 复制和稳定存在以及表达。 生物学·选择性必修3 目 录 （4）根据标记基因的作用，有同学认为在含有某种抗生素的培养基中筛选 存活的受体细胞不一定是导入目的基因的受体细胞，这种说法是否合理？ 并说明理由。 提示：合理；因为仅导入载体的和导入目的基因的受体细胞均能在该培养 基中存活。 （5）若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种 载体中，不选用噬菌体作为载体，其原因是什么？ 提示：噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕。 生物学·选择性必修3 目 录 载体上标记基因的标记原理 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。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体 细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素， 所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受 体细胞，原理如图所示： 生物学·选择性必修3 目 录 1. 某细菌质粒如图所示，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（　　） 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 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 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明其氨 苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因没有被破坏，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，故插入点 为a。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 下面是四种不同质粒的结构模式图，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酶 的酶切位点。下列有关叙述正确的是（　　） 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. 质粒指细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和动植物病毒的DNA C. 限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键 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 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　基因AmpR和TetR在同一个DNA分子上，不是一对等位基因，A 错误；质粒是指一种裸露的、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不属于质粒，B错误；限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个 核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；重组质粒④中，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， 该菌不能在含四环素的培养基上生长，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 知识点三　DNA的粗提取与鉴定 目 录 1. 实验原理 （1）提取思路：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，选用适当的物理或化学方法对它们进 行提取。 （2）DNA的性质：DNA不溶于酒精，但 溶于酒精；DNA 能溶于 的NaCl溶液。 （3）DNA的鉴定：在一定温度下，DNA遇 会呈现 ⁠。 某些蛋白质　 2 mol/L　 二苯胺　 蓝色　 生物学·选择性必修3 目 录 2. 实验步骤 生物学·选择性必修3 目 录 【微思考】　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？ 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存在于上清液中；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。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）提取DNA时，如果没有鸡血，可用猪血代替。 （　×　） 提示：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不含DNA，不能用于提取 DNA。 （2）DNA不溶于酒精，但一些蛋白质溶于酒精，可利用这一原理初步分 离DNA与蛋白质。 （　√　） （3）研磨之后，通过过滤或离心，DNA会保留在沉淀物中。 （　×　） 提示：研磨之后，通过过滤或离心，DNA在上清液中。 × √ × 生物学·选择性必修3 目 录 （4）将丝状物溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。 （　×　） 提示：用二苯胺试剂鉴定DNA，需在沸水浴条件下进行。 × 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜DNA的粗提取与鉴定的探究 下表为DNA和蛋白质在不同NaCl溶液中的溶解规律： 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溶液浓度从2 mol/L逐渐降低的过程 中，蛋白质溶解度逐渐增大 部分发生 盐析沉淀 溶解 生物学·选择性必修3 目 录 （1）如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？ 提示：用2 mol/L的NaCl溶液可溶解DNA，用浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液 可析出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 与蛋白质进行初步分离？ 提示：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DNA。 （3）如何对DNA进行鉴定？ 提示：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 生物学·选择性必修3 目 录 1. DNA的粗提取与鉴定实验的注意事项 （1）实验材料的选择 ①本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟 的红细胞无细胞核（无DNA），可选用鸡血细胞作材料。 ②选择DNA含量较高的生物组织，如香蕉、菜花等。如果以菜花为实验材 料，由于硬度较高，容易出现研磨不充分的情况，需要延长研磨时间，而 如果研磨时间太长，研磨时产生的热量可能会影响DNA的提取量，因此研 磨时可以加入纤维素酶。 生物学·选择性必修3 目 录 ③如果选取植物的叶片为实验材料，由于叶片中含有的大多数糖类较难除 去，它们在浓度较高时常常会使提取物呈胶状，从而影响鉴定结果，实验 前可将材料置于低温、暗处保存，以降低多糖含量。 （2）实验过程要充分地搅拌和研磨，如果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，导致看不到白色丝状物，用二苯胺 鉴定不显示蓝色。 （3）实验过程中使用玻璃棒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。 （4）二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 几种试剂的作用 （1）研磨液的成分和作用：研磨液的成分中含有食盐，加入食盐的目的是 使构成染色体的DNA和蛋白质加速解聚，游离出DNA分子，并使DNA分子 充分溶解于浓NaCl溶液中。 （2）预冷的酒精溶液（体积分数为95％）的作用：溶解杂质和析出NaCl 溶液中的DNA。DNA不溶于酒精，加入预冷的酒精溶液有利于DNA的析 出。上清液中加入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；二是降低分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有 利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。玻璃棒沿着一个方向搅拌可防止丝 状DNA破碎，可以完整地缠在玻璃棒上。 （3）2 mol/L的NaCl溶液的作用：溶解DNA。 （4）二苯胺试剂的作用：鉴定DNA，与DNA在沸水浴下呈蓝色。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 下列关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是（　　） A. 酵母和菜花均可作为提取 DNA 的材料 B. DNA 既溶于2 mol / L NaCl 溶液也溶于蒸馏水 C. 向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色絮状物 D. DNA 溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝 解析： 　酵母菌和菜花均含有DNA，可作为提取DNA的材料，A正确； DNA溶于2 mol/L的NaCl溶液，也可溶于蒸馏水，B正确；向鸡血细胞液中 加蒸馏水搅拌，鸡血细胞吸水涨破，获得鸡血细胞液，DNA溶于蒸馏水， 观察不到白色絮状物，C错误；DNA与二苯胺沸水浴加热呈蓝色，D正确。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 2. （教材P74“方法步骤3”改编）粗提取 DNA 时，向鸡血细胞液中加入 一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在 得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物 的处理方式是（　　） A. 加入适量的木瓜蛋白酶 B. 37～40 ℃的水浴箱中保温 10～15 分钟 C. 加入与滤液体积相等的、体积分数为 95％的冷却的酒精 D. 加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　 木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有 专一性，不能水解DNA，过滤后在得到的滤液中加入特定试剂后容易 提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；37～40 ℃的水浴箱 中保温 10～15 分钟不能去除滤液中的杂质，应该放在60～75 ℃的水 浴箱中保温 10～15 分钟，使蛋白质变性析出，B错误；向鸡血细胞液 中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体 积相等的、体积分数为 95％的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入 滤液中，C错误；加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度 小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 课堂小结 生物学·选择性必修3 目 录 随堂热练 目 录 1. （2024·安徽宣城高二检测）下列关于转基因技术的叙述，错误的是 （　　） A. 能将不同物种优良性状集中到一起，定向地改造生物的遗传性状 B. 所有生物共用一套遗传密码是基因工程能够最终成功的重要前提 C. 艾弗里等人通过实验证明遗传物质是DNA可以说是基因工程的先导 D. 沃森、克里克解开了DNA复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信 息流动的方向 解析： 　梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制，克里克提 出了中心法则，D错误。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 2. （教材P74“拓展应用2”改编）限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切 割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。如图为四种限制酶BamHⅠ、 EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割 部位，其中切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的两种限制酶及其正确 的末端互补序列依次是（　　） A. BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列—AATT— B. BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列—GATC— C. EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列—AATT— D. BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列—GATC— √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　限制酶所识别的是特定的碱基序列，并在特定部位进行切割， 不同的限制酶识别不同的核苷酸序列，但可以产生相同的黏性末端，由图 示可知BamHⅠ和BglⅡ切割都可以形成序列—GATC—，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 3. DNA连接酶是重组DNA技术中常用的一种工具酶。下列相关叙述正确 的是（　　） A. 能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键 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. DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端 解析： 　DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，A错误；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；DNA连接 酶既能连接双链DNA片段互补的黏性末端，又能连接DNA片段的平末端， D错误。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 4. （2024·重庆一中期末）下列关于质粒的叙述，正确的是（　　） A. 细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同 B. 细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的 C. 质粒是存在于所有细胞中的蛋白质合成的场所 D. 质粒是细胞质中能够自我复制的环状DNA分子 解析： 　细菌质粒是环状DNA分子，和真核细胞DNA的基本组成单位相 同，都是脱氧核苷酸，A错误；细菌质粒的复制过程可在受体细胞内进 行，B错误；细胞中蛋白质合成的场所是核糖体，C错误。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 5. 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的说法，错误的是（　　） A. 过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解 B. 离心研磨液是为了加速DNA的沉淀 C. 在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 D. 粗提取的DNA中可能含有蛋白质 解析： 　低温时，DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进 行是为了防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错 误；沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；粗提取的DNA 中可能含有RNA、脂质、少量蛋白质，D正确。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 背诵记忆 目 录 一、概念梳理必记 1. 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是 从原核生物中分离纯化出来的。 2. DNA连接酶分为两类，一类是E. coli DNA连接酶，另一类是T4 DNA连 接酶。 3. 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。 生物学·选择性必修3 目 录 4. 在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上 进行过人工改造的。这些质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基 因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选。 5. 在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。它们 的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小 上也有很大差别。 6. 载体必须具备的条件：①能在受体细胞中保存下来并能自我复制；②具 有1个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接；③具有标记基因。 生物学·选择性必修3 目 录 7. DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分 离DNA与蛋白质。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。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此 二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。 生物学·选择性必修3 目 录 二、长句表达必明 1. 限制性内切核酸酶的作用是能够识别双链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。 2. E. coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶。 生物学·选择性必修3 目 录 课时作业 目 录 知识点一　基因工程及其诞生与发展 1. 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　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，但没有体现基因工程正式问世，A不符合题意；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，但没有体现基因工程正式问 世，B不符合题意；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，体现了基因工程正式问世，C符合题意；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，但没有体现基因工程正式问 世，D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·山东聊城高二月考）科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植 物细胞中，获得高水平的表达，长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇 迹。这一研究成果表明（　　） ①萤火虫与烟草植物的 DNA 结构基本相同　②萤火虫与烟草植物共用一 套密码子　③烟草植物体内合成了荧光素 A. ①③ B. ②③ C. ①② D. ①②③ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　 萤火虫与烟草植物的DNA能连接在一起，说明萤火虫与烟草植 物的DNA结构基本相同，①正确；荧光素基因转入烟草植物细胞后能成功 表达，说明萤火虫与烟草植物共用一套密码子，②正确；长成的植物通体 光亮，说明烟草植物体内合成了荧光素，③正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　重组DNA技术的基本工具 3. （2024·天津静海高二阶段练习）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、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲与丙的黏性 末端不互补 C. DNA连接酶的作用位点是a处 D. 切割产生甲的限制酶识别的核苷酸序列是“—CAATTG—” √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　切割产生甲的限制酶的识别序列为 ，切割产生乙的 限制酶的识别序列为 ，切割产生丙的限制酶的识别序列为 。三者的识别序列和切割位点不同，由此可见，甲、乙、丙 的黏性末端是由三种限制酶切割产生的，A正确；甲、乙的黏性末端相 同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子；但甲、丙的黏性末 端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶催化磷酸 基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，a处是磷酸二酯键，C正确；切割产 生甲的限制酶的识别序列为“—GAATTC—”，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 4. （2024·山东枣庄高二联考）质粒是基因工程中最常用的目的基因运载 工具。下列有关叙述正确的是（　　） A. 质粒是只存在于细菌细胞质中能自我复制的小型环状双链DNA分子 B. 在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点 C. 携带目的基因的重组质粒只有整合到受体细胞的染色体DNA上才会随 后者的复制而复制 D. 质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的筛选 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　质粒不只分布于原核生物中，在真核生物（如酵母菌）细胞内 也有分布，A错误；并不是所有的质粒上都能找到限制酶的切割位点而成 为适合运载目的基因的工具，B错误；重组质粒进入受体细胞后，可以在 细胞内自我复制，或整合到受体染色体DNA上后复制，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 知识点三　DNA的粗提取与鉴定 5. （2024·天津耀华中学高二期中）下表关于“DNA的粗提取与鉴定”实 验的表述，错误的是（　　） 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 的NaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA C 预冷的酒精溶液 加入离心后的上清液中 溶解DNA D 二苯胺试剂 加入溶解有DNA的NaCl溶液中 鉴定DNA √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　DNA粗提取的第一步就是加入研磨液充分研磨生物材料，A正 确；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，B正确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原 理，可以初步分离蛋白质和DNA，C错误；在沸水浴加热条件下，DNA与 二苯胺试剂反应呈现蓝色，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 6. （2025·广东珠海高二期中）下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙 述，正确的是（　　） A. 用蒸馏水使家兔的红细胞涨破，可获取富含DNA的滤液 B. DNA不溶于95％的冷酒精，但可溶于2 mol/L的NaCl溶液 C. 新鲜的洋葱和猪肝可作为实验材料提取DNA，而菠菜不能用于提取 DNA D. 鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中并进行沸水浴 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　家兔属于哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，不 能用于DNA的粗提取，A错误；DNA含量高，并且材料易得的生物都可以 作为提取DNA的材料，所以菠菜也可以作为提取DNA的材料，C错误；鉴 定DNA时，应先将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液后，再加入二苯胺试剂， 进行沸水浴，冷却后溶液呈蓝色，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 7. （2024·山东聊城期末）“SDS法”是提取DNA的常用方法，其提取液 成分中的SDS能使蛋白质变性，EDTA是DNA酶抑制剂，Tris作为缓冲剂。 下列说法错误的是（　　） A. SDS能破坏蛋白质空间结构，从而促进DNA和蛋白质分离 B. EDTA能减少DNA水解，提高DNA的完整性 C. Tris作为缓冲剂能维持pH的稳定，保证DNA结构正常 D. 提取到的DNA可在常温下用二苯胺试剂进行鉴定 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　由题干可知，SDS能使蛋白质变性，破坏蛋白质空间结构，从而 促进DNA和蛋白质分离，A正确；EDTA是DNA酶抑制剂，能减少DNA水 解，提高DNA的完整性和总量，B正确；Tris作为缓冲剂能维持pH的稳 定，可以防止DNA结构被破坏，保证DNA结构正常，C正确；鉴定DNA的 方法是沸水浴下用二苯胺试剂鉴定，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 8. 某线性DNA分子含有5 000个碱基对（bp），先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如表所示。限制酶a、b的识别序列和切割位点如图所示。下列有关说法正确的是（　　） 酶a切割产物长度/bp 酶b再次切割产物长度/bp 2 100；1 400；1 000；500 1 900；200；800；600；1 000；500 A. 酶a与酶b切断的化学键不相同 B. 酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接 C. 该DNA分子中酶a与酶b的识别序列分别有 3个和2个 D. 若酶a完全切割与该DNA序列相同的质粒，得到的切割产物有4种 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析：酶a与酶b切断的化学键均为磷酸二酯键，A错误；酶a与酶b切出的黏性末端相同，用DNA连接酶可以将它们连接起来，B错误；由题表可知，限制酶a可以把DNA分子切成4段，说明该DNA分子上限制酶a的切割位点有3个；限制酶b把长度为2 100 bp的DNA片段切割成长度分别为1 900 bp和200 bp的两个DNA片段，把长度为1 400 bp的DNA片段切割成长度分别为800 bp和600 bp的两个DNA片段，说明限制酶b在该DNA分子上有2个切割位点，所以酶a与酶b的识别序列分别有3个和2个，C正确；用酶a切割与该DNA序列相同的质粒（环状的），可得到3种大小不同的切割产物，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 9. 某细菌 DNA分子上有4个Sau3AⅠ的酶切位点，经Sau3AⅠ处理后会形成4个大小不同的DNA 片段。若是用BamHⅠ 处理，则只会形成2个大小不同的 DNA 片段。Sau3AⅠ和BamHⅠ的识别序列及切割位点如表所示。下列叙述错误的是（　　） 限制酶名称 识别序列及切割位点 BamH Ⅰ 　↓ —GGATCC— Sau3A Ⅰ ↓ —GATC— 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 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 BamHⅠ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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ两种限制酶切割后形成的黏性末端均为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连接酶和E.coli酶都可以连接黏性末端，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，所以同时用两种酶共同处理，不会形成6个大小不同的DNA片段，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 10. 目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基 础重新组建的人工质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构 如图所示。 （1）构建人工质粒时要有抗性基因，以便于 ⁠ ⁠。 解析： 质粒作为基因表达载体 的条件之一是要有抗性基因，以便 于筛选（鉴别）目的基因是否导入 受体细胞。 筛选（鉴别）目的基因是否 导入受体细胞 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （2）pBR322分子中有单个EcoRⅠ限制酶作用位点，EcoRⅠ只能识别序 列—GAATTC—，并只能在G和A之间切割。若在某目的基因的两侧各 有1个EcoRⅠ的切点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成 的黏性末端。 答案：如下所示： 目的基因 —G　　　AATTC—…… —G　　　AATTC— —CTTAA 　　　G—…… —CTTAA G— 解析：同一种限制酶切割DNA分子产生的黏性末端相同，根据题意可知：该目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端见答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （3）pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点，现将经BamHⅠ处 理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶 作用恢复 键，成功获得了重组质粒，说明 ⁠ ⁠。 解析：DNA连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键；而通过DNA连接酶作用能将两个DNA分子片段连接，表明经两种限制酶（BamHⅠ和BglⅡ）切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。 磷酸二酯 两种限制酶 （BamHⅠ和BglⅡ）切割得到的黏性末端相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （4）为了检测上述重组质粒是否导入原本无AmpR和TetR的大肠杆菌，将 大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌 绒布按到培养基上，使绒布面蘸上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养 基上培养，得到如图三的结果（空圈表示与图二对照无菌落的位置）。与 图三空圈相对应的图二中的菌落表型是 ⁠ ，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是 ⁠。 能抗氨苄青霉素，但不能抗四环 素 pBR322质粒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析：由题意知：由于与图三空圈相对应的大肠杆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，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素。由图二、图三结果显示，多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素，而经限制酶BamHⅠ作用后，标记基因TetR被破坏，故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素，即多数大肠杆菌导入的是pBR322质粒。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 $