3.1重组DNA技术的基本工具导学案-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物导学案 制作人： 2025—2026学年高二下学期生物 人教版 选择性必修3 第3.1 课 重组DNA技术的基本工具 导学案 【课前预习案】 【学习目标】 1. 明确DNA重组技术所需的三种基本工具的作用 2．进行DNA的粗提取与鉴定 【学习重难点】 重点：DNA的粗提取与鉴定 难点：DNA的粗提取与鉴定 【知识梳理】 一．基因工程的概述 概念：指按照人们的愿望,通过 等技术,赋予生物 ,创造出更符合人们需要的新的 和 。从技术操作层面看,由于基因工程是在 上进行设计和施工的,因此又叫作 技术。 （1） 原理：_________ （2）操作环境：_________。 （3）操作对象： （4）操作水平：_________。 （5）结果：创造出人类需要的新的生物类型和生物产品。 （6）意义：定向改造生物遗传特性；克服远缘杂交不亲和障碍。 二、重组DNA技术所需三种基本工具及其作用 【自主学习】 （一）限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 1.来源：主要是从__________中分离纯化出来的。 2.化学本质： 3.种类： 4.限制酶的命名：用生物属名的头一个字母与种加词的头两个字母，组成了3个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪种生物中分离出来的。例如，一种限制酶是从大肠杆菌( Escherichia coli)的R型菌株分离来的，就用字母EcoR表示；如果它是从大肠杆菌R型菌株中分离出来的第一种限制酶，则进一步表示成EcoRI。 5.作用： 6.作用特点：具有 性，具体体现在两方面： ①识别——双链DNA分子的某种特定 序列。 ②切割——每一条链特定核苷酸序列中的 。 7.作用部位：__________，限制酶只切割两个核苷酸之间的__________。 8.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_____核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_____、_____或__________的核苷酸组成。 限制酶所识别的序列的特点是：呈现_____，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__________。 9.切割结果： DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——_____末端和_____末端。 实例1：EcoRⅠ的识别序列是 ，切割的特定部位是 实例2：SmaⅠ的识别序列是 ，切割的特定部位是 （二）DNA连接酶——“分子缝合针” 1.作用：连接 ，恢复被限制酶切开的__________。注意：不是连接氢键（氢键的形成不需要酶的催化）。 2.种类： 种类 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 功能 差别 【思考】DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？ DNA连接酶 DNA聚合酶 不同点 作用对象 将单个脱氧核苷酸连接到一条与模板链互补的DNA单链片段上，形成磷酸二酯键 是否需要模板 需要DNA一条链为模板 作用结果 主要用途 相同点 作用实质 都是催化形成 化学本质 3.DNA连接酶、DNA聚合酶、限制酶、解旋酶与DNA水解酶的比较 种类 作用底物 作用部位 形成产物 DNA连接酶 DNA聚合酶 限制酶 解旋酶 DNA水解酶 （三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.作用：将__________送入_____细胞，在受体细胞内对目的基因进行 。 2.种类： 种类 用途 质粒 将外源基因导入 等受体细胞 λ噬菌体的衍生物 植物病毒 将外源基因导入 细胞 动物病毒 将外源基因导入 细胞 3.作为载体必须具备的条件 （1）具有一个至多个_______________，供_______________插入其中； （2）能在细胞中进行__________或整合到__________上，随受体DNA同步 ； （3）常有特殊的__________，便于重组DNA分子的筛选。如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因、产物具有颜色反应的基因等； （4）对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。 4.最常用的载体-质粒：①质粒存在的位置 ②质粒的化学本质： ③质粒的结构特点： ④质粒的功能特点： 5.质粒来源：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_________的。 【易错提示】 1.细胞膜上的载体与基因工程中的载体的两个“不同” (1)化学本质不同 ①细胞膜上的载体化学成分是 。 ②基因工程中的载体可能是物质，如 ，也可能是生物，如 、 等。 (2)功能不同 ①细胞膜上的载体功能是 。 ②基因工程中的载体是一种“分子运输车”， 。 2.质粒≠载体 质粒是基因工程常用的载体,但载体并不都是质粒,还有噬菌体、动植物病毒等。并非所有质粒均适合作为载体,有许多质粒未必完全符合作为载体的条件(如没有合适的标记基因等)。 【体系建构】 【课中探究案】 【探究一】 下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，回答下列问题： （1）1970年，阿尔伯（W.Arber）等在细菌中发现了第一个限制酶，而在该细菌中没有此限制酶的识别序列，推测该限制酶在细菌细胞中的作用可能是________________________。 （2）若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为______；可使用______把质粒和目的基因连接在一起。若“缝合”两个双链DNA片段的平末端，需用______酶连接。 （3）常用的载体除质粒外，还有____________（填两种）。 【探究二】 四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别序列,AmpR表示青霉素抗性基因,TetR表示四环素抗性基因。请回答下列问题。 (1)基因工程中使用的限制酶,其特点是　　　　　　　　　　　　。  (2)将两端用E1切开的TetR基因与用E1切开的质粒X-1混合连接,连接后获得的质粒类型有　　　　　　。(可多选)  A.X-1 B.X-2 C.X-3 D.X-4 (3)若将上图所示X-1、X-2、X-3、X-4四种质粒分别导入大肠杆菌,并分别涂布在含有青霉素的培养基上和含有四环素的培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌类型有　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　。  (4)如果X-1用E1酶切,产生含850个碱基对和3 550个碱基对的两种片段,那么质粒X-2(TetR基因的长度为1 200个碱基对)用E2切后的片段长度为　　　　个碱基对。  【课后巩固案】 1、 选择题 1.下列关于DNA重组技术基本工具的说法,正确的是(　　) A.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键 B.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端 C.病毒不能作为将目的基因送入受体细胞的载体 D.微生物中的限制性内切核酸酶对自身DNA无损害作用 2.下列叙述符合基因工程概念的是(　　) A.在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性 B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株 C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后，其DNA整合到细菌DNA上 2、 材料分析题 下表中列出了几种限制性内切核酸酶的识别序列及其切割位点，图1、2中箭头表示相关限制性内切核酸酶的切割位点。请回答下列问题。 限制性内切核酸酶 BamHⅠ Hind Ⅲ EcoRⅠ Sma Ⅰ 识别序列及切割位点 (1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ识别序列越多，质粒的热稳定性越________。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。 (5)现使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制性内切核酸酶同时处理质粒、外源DNA，并对经拼接获得的重组质粒进行再次酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1、2中标示的切割位点及表中所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 ①采用BamHⅠ和Hind Ⅲ切割，得到________种DNA片段。 ②采用EcoRⅠ和Hind Ⅲ切割，得到________种DNA片段。 【答案解析】 【课中探究案】 探究一：（1）切割外来DNA，起到防御作用 （2）① ；DNA连接酶；T4DNA连接酶 （3）噬菌体、动植物病毒 探究二：(1)特异性地识别和切割DNA　(2)ABC　(3)未导入质粒的大肠杆菌　含X-3的大肠杆菌　(4)4 750 【课后巩固案】 1、 选择题 1.D　解析 DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成磷酸二酯键,A项错误。限制酶切割DNA后能产生黏性末端或平末端,B项错误。质粒是基因工程中常用的载体,噬菌体、动植物病毒也可以作为基因工程的载体,C项错误。微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用,主要用于切割外源DNA,D项正确。 2.B 解析　基因工程是在生物体外将DNA进行重组形成重组DNA分子，然后导入受体细胞，赋予生物新的遗传特性，A不符合题意；用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株属于诱变育种，其原理是基因突变，C不符合题意；基因工程是按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，而自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上是一种自然现象，不符合基因工程的概念，D不符合题意。 2、 材料分析题 (1)0、2　(2)高　(3)Sma Ⅰ会破坏质粒上的抗生素抗性基因和外源DNA中的目的基因　(4)DNA连接　(5)2　3 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $