第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步辅导与测试(人教版)

胞与获能的精子在适当的培养液（或专用的受精溶液）中完成受精，： 性：②遗传信息的传递都遵循中心法测：③生物界共用一套遗传 受精过程中，透明带反应和卵细胞膜反应可以阻止多精入卵。获能！ 密码。 的精子与处于减数分裂Ⅱ时期的卵母细胞完成受精作用。(3)当在！3.(1)提示一G GATCC- 卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完 -CCTAG G- 成了受精。胚胎移植时，受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 目的基因 为胚胎存活创造的有利条件。 (2)提示GATC 答案(1)促性腺激素(2)适当的培养液（或专用的受精溶液） ……CTAG 透明带反应和卵细胞膜反应MⅡ(3)卵细胞膜和透明带对外， (3)提示能。因为上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是 来胚胎基本不发生免疫排斥反应 相同的。 随堂·评价演练 ·核心归纳 1D[移植胚胎的造传特性在孕有过程中不受代孕母体的影响，典例解析由图可知，甲、乙、丙都属于黏性末瑞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 D错误。] 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 2,D[超数排卵可以得到多个次级卵母细胞，以便于体外受精得到更！ 正确：b代表氢键，DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成 多的胚胎，从而选择健康的胚胎，A正确：检测基因型，是从囊胚中 磷酸二酯键，C错误：切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥ 分离细胞，以便于选择正常胚胎，B正确：软骨发育不全为常染色体 CTTAAG,而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG∥ 显性遗传病，健康个体基因型应为hh,C正确；人类进行胚胎移植的 CTTAAC,因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组 时间一般为8~16个细胞时期，原肠胚期后不能移桩，D错误。] DNA分子，D正确。 3.C[图中b表示早期胚胎，c表示胚胎移植。] 答案C 4,C[在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将内细胞团均等分 :跟踪训练 割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，透明带不需要均等分割，A 11.B[DNA连接酶连接的是两个DNA片段之间的磷酸二酯键，A错 错误：胚胎冷冻后分割，更有利于提高半胚存活，分割成功率基本 误；DNA连接酶连接的是两个DNA双链片段之间的磷酸和脱氧核 不变，B错误：胚胎分割属于无性繁殖或克隆，但是由于环境条件不 同或生物产生变异，生物性状不一定完全相同，D错误。] 糖，使每一条链的两者之间形成磷酸二酯键，B正确、C错误：E,c0li DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来， 章末综合提升 D错误。] 形成生物大概念 2.D:[不是所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成，也有少数限 1.提示正常的植物体细胞具有该生物生长、发有和繁殖所需的全套 制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成，A错误：据 遗传物质，具有全能性 图可知，SmaI限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA片段切 2.提示胃蛋白酶的最适pH为酸性，适合动物细胞生活的适宜pH 开，产生的是平末端，B错误：用DNA连接酶连接平末端的效率相 近中性，在适合细胞生存的环境中胃蛋白酶不能发挥作用 对较低，C错误：细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA,防止外源 3.提示为细胞提供充足营养物质，并请除代谢产物，防止细胞代谢} DNA入侵，是一套完善的防御体系，D正确。] 产物积累对细胞自身的伤害 提能点（二） 4.提示抗原与抗体的反应具有特异性 情景导引 5,提示受体对移入子官的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，供 (1)作为标记基因，便于重组DNA分子的筛选 体胚胎可与受体子官建立正常的生理和组织联系 (2)提示不可行：直接把外源基因导入受体细胞，外源基因在细胞 课题串知融会通 内不能进行复制、转录和稳定保存。 (3)提示质粒应有一个至多个限制性内切核酸酶的切割位点，供 串知设计 外源基因插入其中。 (1)桑葚胚→囊胚精子穿越卵细胞膜外结构（如透明带等）能观 察到两个极体或雌、雄原核(2)充分接触到营养物质受体对移 跟踪训练 !1,A[作为载体必须能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制， 入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(3)经同期发情处 理将内细胞团均等分割 以便提供大量的目的基因，A正确：作为栽体必须具有一个至多个 限制酶切割位点，便于目的基因的插入，B错误：作为载体必须具有 第3章基因工程 某些标记基因，以便于重组DNA分子的筛选，C错误：载体需对受 体细胞无伤害，但其目的不是便于重组DNA的鉴定和选择，D 第1节重组DNA技术的基本工具 错误。] 必备知识·自主梳理 :2.D[导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，A 知识梳理 错误：抗生素抗性基因是标记基因，是为了鉴定受体细胞中是否含 (一)1.转基因DNA分子遗传特性生物类型2.DNA双螺旋： 有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，与目的基因表 结构DNA PCR 达无关，B错误：由于目的基因要插入到基因B中，即氨苄青雾素抗 (二)1，原核生物核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端 性基因被破坏，即工程菌不能抗氯苄青霉素，因此成功导入重组质 2.(1)磷酸二酯键(2)大肠杆菌T4噬菌体黏性末端平末： 粒的大肠杆菌不能在含氯苄青霉素的培养基上生长，C错误：能在 端3.(I)①环状双链DNA②白我复制或整合到受体DNA上！ 含链霉素的培养基中生长的大肠杆菌可能含有重组质粒或普通质 限制酶切割标记基因筛选 粒，因此不一定符合生产要求，D正确。] (三)L.酒精NaC2mol/L蓝色2.纱布4酒精沸水变！3.A[A中质粒有完整的标记基因；B中质粒无标记基因，不符合作 蓝色 为载体的条件：C、D中质粒的标记基因都会被破坏。] 自查自纠 提能点（三） (1)×(2)/(3)×(4)×(5)× 情景导引 教材边角 ·1.提示鸟类的成熟红细胞可以用来提取DNA,哺乳动物的成熟红 1.(1)G 细胞没有细胞核，不适合用来提取DNA。 AATTC !2.提示研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量 CTTAA GGG CCC 交少，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。 (2)黏性末端平末端(3)碱基序列不同专一性 :3.提示搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并向一个方 (4)T4DNA连接酶 向搅拌。这样才能获得较完整的DNA分子。 2.(1)拟核DNA质粒(2)①(3)标记基因 !跟踪训练 关键能力·合作探究 !1.D[裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正 提能点（一） 确：DNA在不同浓度的NCI溶液中溶解度不同，能溶于2mol/I 情景导引 的NCI溶液，将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与 1,提示①DNA分子的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸：②双链 DNA分离，B正确：DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以 DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构：③所有生物DNA碱！ 反复多次用酒精沉淀出DNA,提高DNA纯度，C正确：将DNA溶 基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。 解于NC】,加入二苯胺武剂，沸水浴五分钟，待冷却后，能呈现蓝 2.提示①基因是控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立 色，D错误。] 183 2.B[图1中的丝状物含有DNA,A正确：图1所示操作的原理是！关键能力·合作探究 DNA不溶于酒精，而蛋白质等杂质溶于酒精，B错误；图2所示实验！提能点（一） 操作完成后，最好待试管中溶液冷却后观察颜色变化，C正确：图2！情景导引 中的溶液b是2mol/L的NaCI溶液，能够溶解DNA,D正确。] (1)提示DNA聚合酶不能从开始合成子链，只能把游离的脱氧核 提升·核心素养 苷酸连接到已经存在的片段上。DNA链复制的方向总是从子链的 应用体验 5端向3'端延伸。 1.C[T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末 (2)提示在引物的G一C含量高时，设定的复性温度要高一些。因 端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，A错误：E.coli DNA连 为DNA分子中G一C之间有三个氢键，A一T之间有两个氢键。 接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，不能在双链！ (3)提示第3轮，如图所示： DNA片段平未端之间进行连接，B错误：DNA连接酶能使两个 DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而将它们连接起来，C正确，D 错误。] 2.C[由图示分析可知，①处为氢键，是解旋酶的作用部位：②处为磷 酸二酯键，是限制酶的作用部位：③处为两个DNA片段的缺口，是 、 DNA连接酶的作用部位。] 完幕的 3.D[限制性内切核酸酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷 目的基因 酸二酯键，如图a处。DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到已有！ 的核酸片段上，形成磷酸二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。 解旋酶解开碱基对之间的氢键，即使b处解开。DNA连接酶连接 第1轮 第2轮 第3轮 的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，！核心归纳 如处，而图示的©处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧！典例解析(1)PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要得到正确 核糖。门 的检测结果，正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本·②从病 随堂·评价演练 人组织样本中提取DNA→③利用PCR扩增DNA片段·①分析 1.C[实施基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状，C! PCR扩增结果。(2)在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程 正确。」 与细胞内DNA的复制类似，操作③中使用的酶是Taq酶（耐高温的 2.B[gRNA为RNA,最多含有4种核糖核苷酸，DNA含有4种脱氧 DNA聚合酶)，PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、廷仲三 核苷酸，故gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8种核苷酸，A 步，其中复性的结果是Tg酶从引物起始进行互补链的合成。 正确；噬菌体DNA被细菌gRNA识别并被Cs9蛋白切割属于特定 (3)DNA复制需要引物，为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引 物应该能与两条单链DNA特异性结合。(4)PCR(多聚酶链式反 位点的切割，不能体现基因突变的不定向性，B错误：Cs9蛋白可切 断目标DNA,该过程破坏的是DNA分子的磷酸二酯键，C正确：该， 应)技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。 过程属于分子水平的改变，光学显微镜下无法观察到该现象，D 正确。] 答案(1)④②③①(2)Tag酶（耐高温的DNA聚合酶）延伸 Tag酶从引物起始进行互补链的合成(3)两条单链DNA(4)一 3.D[由于Y表示C或T,R表示A或G,说明一种限削性内切核酸 酶能识别一种或多种特定的脱氧核苷酸序列，A错误：限制酶的切！跟踪训练 项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术 割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3AI,B错误；不同限制酶；1，B[DNA体内复制与利用PCR技术扩增DNA时，子链的延伸方 切割后形成的黏性末端不一定相同，如EcoR I、HidⅡ、KpnI切 向相同，均为5端~3端，A正确；P(CR扩增中双链DNA解开不需 割后形成的黏性未端各不相同，而BamH I和Sau3AI切割后形成！ 要解旋酶，在高温条件下氢键断裂，B错误：DNA体内复制与利用 的黏性末端相同，C错误。] PCR扩增DNA时都需要能量，但两者所需能量来源不同，C正确： 4.A[①中加落馏水是为了使血细胞吸水涨破，④中加入蒸馏水是为 DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时，遵循的碱基互补配对原 了降低NCI溶液的浓度，使DNA析出，A错误：嫩肉粉中含有蛋白 则相同，D正确。] 酶，能够水解蛋白质，因此图①中向鸡血细胞液内加入少许撇肉粉 !2.C[图中片段a、b只有一种引物，是由原始DNA链为模板复制而 有助于去除杂质，B正确；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某 来，其长度比片段℃长，A不正确。由于原始模板在每次循环中均 些蛋白质则溶于酒精，因此②操作的目的是纯化DNA,去徐溶于体： 可作为模板，则每次循环都能产生图中片段、b,B不正确。由于第 积分数为95%的酒精中的杂质，C正确：图③中2mol/L的NCl溶： 一次循环的产物只有一种引物，而图中片段℃有两种引物，则最早 液能溶解黏稠物中的DNA,D正确。] 出现在第二次循环，C正确。经过30次循环后，得到的DNA片段 第2节基因工程的基本操作程序 总数为20，这包括图中的片段a、b,D不正确。] 必备知识·自主梳理 提能点（二） :情景导引 知识梳理 (1)限制酶和DNA连接酶(2)SmaI会破坏质粒的抗生素抗性基 (一)1.(1)改变受体细胞性状预期表达产物编码蛋白质(2)结 因和外源DNA中的目的基因(3)目的基因和质粒的白身环化，目 构和功能2.(1)①DNA半保留复制组分大量复制缓冲 的基因不能定向连接BamH I和HindⅢ（或EcoR I和HindⅢ） 溶液引物脱氧核苷酸耐高温的温度②90单链50 (4)启动子.RNA聚合酶 引物72DNA聚合酶③琼脂糖凝胶电泳(2)基因文库 (5)提示用相同的限制酶分别切割载体和含目的基因的DNA片 (二)1，(1)稳定存在遗传2.上游RNA聚合酶转录目的基！ 段，产生末端相同的切口，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接 因下游标记基因 到载体的切口处（如图）。 (三)1，表达2.子房花粉管通道胚囊T一DNA染色体显 微注射受精卵Ca2+ (○质粒 外源DNA 同一种限 (四)1.(1)PCR目的基因mRNA(2)抗原一抗体蛋白质 制酶切割 2.抗虫 (五)1.(1)DNA的热变性(2)相反(3)DNA分子的大小和构象 -DNA连接酶 两个切口，获 一个切口， 2.微量移液器底部P℃R仪 取目的基因 两个黏性末端 自查自纠 (1)×(2)×(3)/(4)/(5)/(6)×(7)×(8)/ 基因表达载体 (9)×(10)/(11)×(12)/(13)×(14)× !跟踪训练 教材边角 !1.D[酶3切割后得到的是平末端，应该用T4DNA连接酶连接，A 1,提示DNA聚合酶能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，所以！ 错误：质粒用酶3切割后得到平未端，目的基因用酶1切割后得到 DNA链复制的方向，总是从子链的5'端向3'端延伸。 的是黏性末端，二者不能连接，B错误：质粒和目的基因都用酶1和 2.启动子终止子限制酶DNA连接酶 酶2切割，得到的黏性末端不互补，不能连接，C错误：酶2和酶4切 3.②④①③ 割后得到的黏性末端都是“GATC一”，可以互补，E.coli DNA连接 184第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 L.简述重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。 1.科学思维一一模拟重组DNA分子的操作过程，说出合成新 2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术 DNA分子的基本原理。 创新。 2.科学探究一结合实验室条件，对DNA进行粗提取和鉴定。 3.进行DNA的粗提取与鉴定。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 (2)种类 项目 E,coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 (一)基因工程及其诞生与发展 1.基因工程的概念 来源 生物操作 操作 水平 水平 体外场所 因 操作 赋予生物新的 ,创 工 只能连接具有互补 既可以连接双链DNA片 操作 造出更符合人们需要的新的 段互补的黏性末端，又可 等技禾 技术 结果 和生物产品 特点 的DNA 以连接双链DNA片段的 片段 2.基因工程的诞生和发展 基础理论 技术支持 3.基因进入受体细胞的载体一 一“分子运输车” ①DNA是遗传物质的 ①基因转移载体和工具酶的 (1)常用载体—质粒 证明 发现 ①化学本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立 ② ② 体外重组的实现 于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外， 的提出和半保留复制 ③重组DNA表达实验的成功 并具有自我复制能力的 分子 的证明 ④DNA测序和合成技术的 ③中心法则的确立 ②质粒作为载体所具备的条件及原因 发明 ④遗传密码的破译 ⑤ 技术的发明 条件 原因 (二)重组DNA技术的基本工具 能在细胞中进行 能使目的基因稳定存在且数 1.限制性内切核酸酶（简称限制酶）一“分子手术 量可扩增 刀” 来源 主要来自 有一个至多个 供外源DNA片段（基因）插 位点 入其中 能够识别双链DNA分子的特定 ,并且使 功能 每一条链中特定部位的 断开 常有特殊的 便于重组DNA分子的 结果 产生 母 2.DNA连接酶一“分子缝合针” 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 (1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被 限制酶切开的 (2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。 64 第3章 基因工程 (三)DNA的粗提取与鉴定 (5)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基 1.实验原理 因工程中常用的三种工具酶 ( 提取 利用DNA和其他物质在物理和化学性质方 思路 面的差异，提取DNA 教材边角 验 溶解度：DNA不溶于 :在不同浓度 的 溶液中溶解度不同，能溶于 教材P1图示拓展 理 DNA的 的NaCI溶液 性质 1.已知限制酶EcoR I和SmaI识别的碱基序列和 DNA的鉴定：DNA+二苯胺试剂 沸水浴 酶切位点分别为GA ATTC和CCCGGG,分析回 2.实验步骤 答下列问题： 取林 称取约30g洋葱，切碎，然后放入研钵中， (1)在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的 研磨 倒入10L研磨液，充分研磨 末端。 过滤 漏斗中垫 ,将研磨液过滤到烧杯 EcoRI 中，在℃冰箱中放置几分钟后，取上清液 (或离心后，取上清液) 在上清液中加入体积相等的、预冷的 Sma I 溶液（体积分数为95%），静置2~3min, 分离 用玻璃棒沿同一个方向搅拌，卷起丝状物 (粗提取的DNA),并用滤纸吸去水分（或 (2)写出产生的末端种类：①产生的是 用离心法取沉淀物) ②产生的是 (3)限制酶EcoR I和SmaI识别的 不 取两支试管各加入5mL2mol/L的NaCl 溶液，将丝状物或沉淀物溶于其中一支试 同，切割位点 (填“相同”或“不同”)，说 鉴定 管的NaCl溶液中。再各加入4mL二苯胺 明限制酶具有 试剂，混合均匀后中加热5min。待 (4)要将限制酶SmaI切割后产生的末端连接起 两支试管冷却后，比较两支试管中溶液颜 来，需要 色变化 教材P72图示拓展 结果观察 溶液 2.根据大肠杆菌及质粒结构模式图完成下列问题： 自查自纠 ①目的基因 (1)基因工程是人工操作导致的染色体变异，变 插入位点 异是不定向的 ( (2)S型细菌的DNA进人R型细菌并使R型细： 氨苄青霉素 大肠杆菌细胞 ②复制原点 菌转化为S型细菌，发生了基因重组 抗性基因 () (3)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢： (1)图中A、B分别代表的物质是 键，形成重组DNA (4)E.coli DNA连接酶既能连接黏性末端，又能 (2)①②两点具有限制酶切点的是 连接平末端 ( ) (3)图中氨苄青霉素抗性基因可作为 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 提能点（一） 基因工程的理论基础和两种工具酶 情景导引 :2.外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相 应的性状，为什么？ 1.基因工程操作中不同生物的DNA分子能拼接起 来的原因是什么？ 65 生物学选择性必修3 3.限制酶I的识别序列和切割位点是一GGATCC一， (2)识别序列的特点 限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是GATC一。！ 遵循碱基互补配对原则，无论是奇数 在质粒上有限制酶I的一个切割位点，在目的基： 个碱基还是偶数个碱基，都可以找到 特 因的两侧各有1个限制酶Ⅱ的切割位点。 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 中 (1)请写出质粒被限制酶I切割后形成的黏性 的。如图： 末端。 cc 以中心线为轴，两侧碱基反向互补对称 实 例 CCAGG以A一T为轴，两侧碱基反向互补对称 GGTCC (2)请写出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成： (3)作用产物：黏性末端或平末端 的黏性末端。 是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线 特点 两侧将DNA的两条链分别切开时形成的 不 GA A:T AATTC 图示 CTTAA (3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制： 中轴线 酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为 是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线 什么？ 特点 处切开时形成的 CCC :GG G GGG 图示 GGG CC C 中轴线 [典例] 如图表示由不同的限制酶切割而成的 核心归纳 DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误 的是 ( ) 1.基因工程的理论基础 ①基因是控制生物性状的遗传 AATTC ATTG TTAAG 外源基因在受体理论 物质的结构和功能单位 G 细胞内表达 基础 ②遗传信息的传递都遵循中心 丙 法则 ③生物界共用一套遗传密码 A.甲、乙、丙都属于黏性末端 B.甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙 重组DNA: 转录RNA翻译，蛋白质 制 载体+日的基因 (性状) 不能 C.DNA连接酶的作用位点在乙图中b处 ①DNA的基本组成单位都是四 种脱氧核苷酸 D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的 基因拼接墨路 ②DNA分子都遵循碱基互补配 重组DNA分子 对原则 ③双链DNA分子的空间结构都 微点拨 是规则的双螺旋结构 相同黏性末端或平末端的判断方法 2.限制性内切核酸酶的作用 黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切 (1)作用特点：具有专一性。表现在以下两个方面： 割形成的判断方法：将黏性末端或平末端之一 ①能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸 旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。 序列； 是，则为相同限制酶切割形成的；否，则为不同 ②能够切割特定序列中的特定位点。 限制酶切割形成的。 66 第3章基因工程 跟踪训练 序列和切割位点（图中箭头处）分别如下图所示， 据图分析下列叙述正确的是 ( 1.下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是( A.DNA连接酶连接的是两个DNA片段碱基对 -GAATTC- -CCCGGG- CTTAAG -GGGCCC 之间的氢键 B.DNA连接酶连接的是DNA单链上的磷酸和 EcoR I识别序列及切割位点SmaI识别序列及切割位点 脱氧核糖 A.所有限制酶的识别位点均由6个核苷酸序列 C.DNA连接酶只能将单个核苷酸加到已有的核： 组成 苷酸片段的末端 B.SmaI限制酶切割后产生的是黏性末端 D.E.coli DNA连接酶能将双链DNA片段互补 C.用连接酶连接平末端和黏性末端的连接效率 的平末端连接起来 一样 2.EcoR I和Sma I限制酶识别的序列均由6个： D.细菌细胞内限制酶可以切割外源DNA,防止 核苷酸组成，但切割后产生的结果不同，其识别： 外源DNA入侵 提能点（二） 基因工程中的载体 情境导引 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 分析质粒载体结构模式图，回答下列问题： 的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进人受体 0 一拟核DNA 解读 细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞 8 天然质轻需人工 00 能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系 0 改生才能使用 o 中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体 质粒 大肠杆菌细胞 细胞 目的基因 2.细胞膜上的载体与基因工程中的载体不同 氨苄青霉素 插入位点 抗性基因 细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中 化学本 的载体可能是物质，如质粒(DNA),也可能是生 复制原点 质不同 物，如动植物病毒等 (1)质粒上的××抗性基因在基因工程中的作用 是 细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进 功能 (2)将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为 出细胞；基因工程中的载体是一种“分子运输 不同 车”，把目的基因送人受体细胞 什么？ 跟踪训练 :1.作为基因的运输工具 载体必须具备的条件 (3)为使外源基因插入质粒中，质粒需具备什么： 之一及理由是 条件？ A.能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复 制，以便提供大量的目的基因 B.具有多个限制酶切割位点，便于目的基因的 核心归纳 表达 C.具有某些标记基因，使目的基因能够与其结合 1.载体上标记基因的标记原理 D.对受体细胞无伤害，便于重组DNA的鉴定和 选择 进入受 在含有氨苄青霉素 2.某研究所的研究人员拟将生长激素基因通过质 体细胞 的培养基上培养 粒介导进入大肠杆菌细胞内，已知质粒中存在两 图解 只有含有载体，并 含有氨苄青 且载体上的标记基 个抗性基因：A是链霉素抗性基因，B是氨苄青 霉素抗性基 大肠杆菌中有的 因表达的大肠杆菌 因的质粒 有载体进入，有的 才能存活并增殖 霉素抗性基因；目的基因要插入到基因B中，且 没有载体进入 大肠杆菌本身不带有任何抗性基因。下列叙述 67 生物学选择性必修3 正确的是 ):3.如图表示的是四种质粒，MunI和EcoR I是两 A.导人大肠杆菌的质粒一定为重组质粒 种限制酶，其中箭头所指部位为酶的识别及切割 B.抗生素抗性基因是目的基因表达的必要条件 位点，质粒的阴影部分表示标记基因。下列适于 C.成功导人重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苄 作为目的基因载体的质粒是 青霉素的培养基上生长 D.能在含链霉素的培养基中生长的大肠杆菌不 EcoR I 一定符合生产要求 提能点（三） DNA的粗提取与鉴定 情景导引 :2.DNA与蛋白质在不同浓度NaCl溶液中的溶解 度不同 1.鸟类和哺乳动物的成熟红细胞都适合用来提取 物质的量 物质的量浓 DNA吗？请说明理由。 浓度为2 度为0.14 项目 溶解规律 mol/L.的 mol/I. NaCl溶液 的NaCI溶液 +溶解度 DNA 溶解 析出 NaCI溶液浓度 2.实验过程要充分地研磨，如果研磨不充分，会对： 0.14 mol/L 实验结果产生怎样的影响？ +溶解度 部分发生 蛋白质 盐析 溶解 盐析沉淀 NaCI溶液浓度 跟踪训练 1.(2023·新高考广东卷，T11)“DNA粗提取与鉴 定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴 3.实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？ 定。下列叙述错误的是 A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 2.如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操 作步骤示意图，下列有关叙述错误的是 () 各加4mL二苯胺试剂 核心归纳 书写 95%酒精 试管1 试管2 1.DNA的粗提取与鉴定实验的注意事项 溶液b一 DNA溶液 (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 丝状物 容溶液a (无DNA),可选用鸡血细胞作材料。 图1 图2 (2)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的： A.图1中的丝状物含有DNA 效果。 B.图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而 (3)提取植物细胞的DNA,加入2mol/LNaC1溶； 蛋白质等杂质不溶 液的目的是溶解DNA。 C.图2所示实验操作完成后，最好待试管中溶液 (4)在DNA进一步提纯时，选用冷却的体积分数： 冷却后观察颜色变化 为95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。: D.图2中的溶液b能够溶解DNA 68 第3章基因工程 能力提升·核心素养 提升技能素养提高 科学思维 归纳概括与DNA有关的几种酶的 C.DNA连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷 作用 酸之间的磷酸二酯键 1.与DNA有关的几种酶的作用及特点 D.DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双 链延伸 种类 作用 作用 底物 部位 作用结果 2.如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别 表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是 DNA 磷酸 限制酶 将DNA切成两个或多个片段 分子 酯键 1② 1③ DNA DNA分 磷酸二 将两个或多个DNA片段连接 连接酶 子片段 酯键 为一个DNA分子 A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶 以DNA单链为模板，将单个 DNA 脱氧 磷酸 B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶 聚合酶 脱氧核苷酸依次连接到单链 核苷酸 酯键 C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶 末端 D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶 碱基对 3.如图所示，下列有关工具 DNA 将双链DNA分子局部解旋为 ● 解旋酶 中的 分子 单链，形成两条长链 酶功能的叙述，错误的是 氢键 DNA DNA 磷酸二 将DNA片段水解为单个脱氧 A.限制性内切核酸酶可 水解酶 分子 酯键 核苷酸 以切断a处 B.DNA聚合酶可以连接 2.限制性内切核酸酶与DNA连接酶的关系 a处 (1)区别 C.解旋酶可以使b处解开 名称 作用 应用 D.DNA连接酶可以连接c处 限制性内 使特定部位的磷酸二 用于提取目的基因 课堂小结 切核酸酶 酯键断裂 和切割载体 DNA 在DNA片段之间重新 用于目的基因和载 基因工程的诞生和发展 连接酶 形成磷酸二酯键 体的连接 重组 限制性内 识别特定核苷酸序列 切核酸酶 (2)关系图解 DNA 断开磷酸二酯键 思维 技术 连接两个DNA片段 限制酶 G AATTCI 导图 的基 DNA连接酶 形成磷酸二酯键 CTTAAG DNA连接酶 本工 具 基因进入受体 将基因送入受体细胞， (3)作用部位：磷酸 细胞的载体 通常利用的是质粒 二酯键指的是如图 DNA的粗提取与鉴定 圆圈中的化学键，而 限制酶切割或DNA酸 连接酶连接的只能 酯 L.限制性内切核酸酶能够识别双链DNA分子的特定 是箭头所指处的化 核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯 A 学键，因为圈中另一 键断开。 2.E.coli DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的 个化学键属于一个 DNA片段连接起来，而T4DNA连接酶既能连接黏 核苷酸的内部结构。 性末端也能连接平末端。 晨读 必背 3.质粒作为基因工程的载体需具备的条件：能在宿主细 应用体验 胞进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体 L.下列有关DNA连接酶的叙述，正确的是( DNA同步复制；具有一个至多个限制酶切割位点：具 A.T4DNA连接酶只能将双链DNA片段互补 有标记基因。 4.DNA粗提取与鉴定的原理：DNA溶于2mol/L的 的黏性末端连接起来 NaC1溶液，不溶于酒精，在沸水浴加热条件下遇二苯 B.E.coli DNA连接酶能在双链DNA片段平末 胺会呈现蓝色。 端之间进行连接 69 生物学选择性必修3 随堂巩固·评价演练 循纲忆知素养培育 1.科学家经过多年的努力，创立了一种新兴的生物： 限制酶 Ken I Sau3A I Sma I 技术一基因工程。实施该工程的最终目的是 ( 识别序列和 GGTAC'C GATC CCC'GGG A.定向对DNA分子进行人工“剪切” 切割位点 B.在生物体外对DNA分子进行改造 (注：Y表示C或T,R表示A或G) C.定向改造生物的遗传性状 A.一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列 D.定向提取生物体的DNA分子 B.限制酶的切割位点一定位于识别序列的内部 2.CRISPR-Cas9是生物学科研的热门技术，该技术： C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端 源于细菌的一种防御机制。如图所示，当细菌感知： D.限制酶切割后形成的不一定都是黏性末端 到噬菌体侵入时，会通过gRNA识别噬菌体DNA,4.下图所示为“DNA的粗提取与鉴定”实验的部分 并通过Cas9蛋白切断目标DNA,从而起到防御作 操作过程，下列有关分析错误的是 用。下列关于该机制的描述不正确的是 体积分数为 95%酒精C Cas9蛋白 蒸馏水 含DNA的浓 切割 gRNA 鸡血 NaCl溶液 细胞液 T ① ② 噬菌体DNA 黏稠物©公 A.gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8 蒸馏水包 物质的量浓度为 含DNA的 种核苷酸 2mol/L NaCl溶液画 浓NaCl溶液 B.噬菌体DNA的变化体现了基因突变的不定向性： ③ ④ C.Cas9蛋白可破坏DNA分子的磷酸二酯键 A.图①④中加入蒸馏水的目的相同 D.光学显微镜下无法观察到该现象 B.图①中向鸡血细胞液内加入少许嫩肉粉（含有 3.如表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点， 蛋白酶)有助于去除杂质 据表分析以下说法正确的是 ( C.图②操作的目的是纯化DNA,去除溶于体积 分数为95%的酒精中的杂质 限制酶 BamH I EcoR I HindⅡ D.图③中物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液 识别序列和 切割位点 GGATCC GAATTC GTY￥RAC 能溶解黏稠物中的DNA 温馨提示 请做课时分层检测（十二）》 第2节 基因工程的基本操作程序 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 L.阐明基因工程的原理和基本操作程序，尝试进行PC℉的 1.科学思维一一对基因工程的基本程序有整体的认识，结合生 基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。 2.阐明将目的基因导人受体细胞的方法，阐明目的基因的 2.科学探究—能复述PCR技术的原理和基本过程，了解扩增 检测与鉴定的方法。 目的基因的方法。 3.利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳 针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程 鉴定。 构想，完成初步设计。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 等的基因，主要是指 的基因。 (一)目的基因的筛选与获取 (2)筛选合适的目的基因：从相关的已知 1.目的基因的筛选 清晰的基因中进行筛选是较为有效的 (1)目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于： 或获得 方法之一。 70