3.1重组DNA技术的基本工具课件-2026-2027学年高二下学期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核心内容，涵盖重组DNA技术工具、操作程序及应用，通过棉花抗虫、番木瓜抗病毒等情境导入引发问题，结合基因结构回顾、发展历程梳理，搭建从现象到原理的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合生命观念（基因与性状的结构功能观）、科学思维（对比分析酶作用、问题探究）和探究实践（DNA粗提取实验步骤及注意事项）。通过CRISPR技术案例、实验操作培养学生能力，资料结构清晰且习题丰富，助力学生理解应用，方便教师高效教学。

我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。 普通棉花 如何能培育出自身就能抵抗虫害 的棉花新品种呢？ 转基因抗虫棉 将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因 转入普通棉花 情境导入 第3章 基因工程 重组DNA技术的基本工具 01 基因工程的基本操作程序 02 基因工程的应用 03 蛋白质工程的原理和应用 04 1944年艾弗里等人证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 1950年埃特曼发明了一种测定氨基酸序列的方法。 1958年梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。 1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。 1961年尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。 1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。 1970年科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶（简称限制酶）。 20世纪70年代初，多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。 1972年，伯格成功构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年，证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，基因工程正式问世。 1977年，桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法。此后，DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便。 1982年，第一个基因工程药物-重组人胰岛素被批准上市。 1983年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。 1984年，我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。 1985年，穆里斯等人发明了PCR。 1990年，人类基因组计划启动。2003年完成 21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，加速了人们对基因组序列的了解。 2013年，华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 基因工程发展历程 2020年9月10日，专利审判和上诉委员会（PTAB）裁定，Broad 研究所张锋团队在其已获准的专利中拥有将CRISPR系统用于真核细胞的“优先权”，该专利涵盖了在实验室培养的人类或直接在人体内的应用。 华人科学家张锋 诺奖获得者杜德娜 2020年诺贝尔化学奖颁给了埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和詹妮弗·杜德纳 (Jennifer Anne Doudna），获奖原因是她们开发了一种新的基因编辑方法——CRISPR/Cas9基因编辑技术。 基因工程发展历程 是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫重组DNA技术。 基因工程 基因工程： 原理 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 目的 生物体外 基因 DNA分子水平 定向改造生物的遗传性状 剪切 →拼接 →导入 →表达 基因重组 优点：定向改造生物体的性状，目的性强（与诱变育种相比） 育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍（与杂交育种相比） 知识回顾——基因的结构 1.基因与DNA的关系？ 2.基因的基本单位是什么？ 基因是有遗传效应的DNA片段 脱氧（核糖）核苷酸 DNA平面结构 DNA双螺旋结构 A T G C CH2 H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 氢键 磷酸二酯键 …… ATGCCGTGGAATTCC …… …… TACGGCACCTTAAGG …… ①磷酸二酯键 ②氢键 1.为什么不同生物的DNA可以进行体外重组？ ①DNA分子的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸； 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 1＇-C 2＇-C 3＇-C 4＇-C 5＇-C A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 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 基因工程诞生的理论基础 基因拼接理论基础： 【思考】为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？ 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。 相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。 RNA 蛋白质 转录 逆转录 翻译 DNA 表达产物 基因表达理论基础： 基因工程诞生的理论基础 01 重组DNA技术的基本工具 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2nm,对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。 那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 从社会中来 培育转基因番木瓜的简要过程： 环斑花叶病毒 提取 外壳蛋白基因 普通番木瓜(无抗病特性) 番木瓜细胞(含抗病基因) 与运载体DNA拼接，导入 番木瓜植株(有抗病特性) 表达 抗病基因 (CP基因） 从社会中来 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 思考：解决培育番木瓜的关键步骤需要哪些分子工具呢？ 关键步骤一： 抗病基因的提取出来 关键步骤二： 抗病基因与运载体DNA“缝合” 关键步骤三： 抗病基因进入 番木瓜 从社会中来 限制性内切核酸酶： DNA连接酶： 工具 分子手术刀 分子缝合针 分子运输车 载体： 准确切割DNA分子 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 从社会中来 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制性内切核酸酶，简称限制酶。 1.来源： 2.种类： 3.作用： 数千种 （限制酶不是一种酶，而是一类酶） 主要从原核生物中分离出来。 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。 限制酶名字的由来 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 专一性 4.识别序列长度 大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成 也有少数限制酶的识别序列由4、5、8个核苷酸组成。 特点1：都可以找到一条中心轴线； 特点2：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。（一条链从5’往3’读的碱基顺序与另一条链从5’往3’读的顺序完全一致。） EcoRⅠ 5’…G-A-A-T-T-C…3’ 3’…C-T-T-A-A-G…5’ SmaⅠ 5’…C-C-C-G-G-G…3’ 3’…G-G-G-C-C-C…5’ BamHⅠ 5’…G-G-A-T-C-C…3’ 3’…C-C-T-A-G-G…5’ TaqⅠ 5’……T-C-G-A……3’ 3’……A-G-C-T……5’ 中轴线 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 5.作用结果 产生黏性末端或平末端 黏性末端 黏性末端 平末端 实例1——EcoRⅠ限制酶切割 *EcoRⅠ识别序列为GAATTC *EcoRⅠ切割部位为GA之间的磷酸二酯键 （2）实例2——SmaⅠ限制酶切割 *SmaⅠ识别序列为CCCGGG *SmaⅠ切割部位为CG之间的磷酸二酯键 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 思考：1.限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？ 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。 3.要想获得某个特定性状的目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 不能 2 2 2 2 5’...G 3’...CTTAA AATTC...3’ G...5’ 黏性 末端 黏性 末端 目的基因 黏性末端 黏性末端 要切2个切口， 产生4个黏性(平)末端。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 【思考】若某链状DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列，该DNA分子将被切成____个片段，共断裂____个磷酸二酯键，形成几个_____黏性末端。 3 4 4 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 4.有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段分别用限制酶Hind Ⅲ、XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如图。P74 (1)请写出限制酶SpeⅠ、HindⅢ、XbaⅠ和XhoⅠ切割形成的黏性末端。 (2)不同限制酶切割 (填“可能”或“不可能”)产生相同的黏性末端。 SpeⅠ： HindⅢ： XbaⅠ： 　XhoⅠ： 可能 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” (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 。 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 同尾酶：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。 两个同尾酶切割DNA片段连接，一般不能再被原来限制酶识别。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” （4）不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，这在基因工程操作中有什么意义? 提示：同尾酶使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。 例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶（目的基因的核苷酸序列中不能有它的识别序列）来获取目的基因。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 5.下图所示的黏性末端属于同一种限制酶切割产生的是（ ） C A①② B①③ C②④ D③④ 两个末端否由同一种限制酶切割产生的： 一看游离碱基能否相互配对 二看两条链的切点是否相同。 技巧：将末端之一旋转180°后，若完全相同且切点相同则是。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 6.请判断：以下黏性末端是由______种限制酶作用产生的。 3 做题技巧：注意观察识别序列和切割位点 ①找到切割位点 ②补全序列 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 7.限制酶存在于原核生物中的作用是什么？ 8.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身安全的目的。 自身DNA不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰(甲基化) 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” C G G C C G T A T A A T A T G C G C G C T T A A T C G T A T A A T A T G C T A A EcoRI EcoRI C G G C C G T T A A A A T T G C G C G C G T A A T C G T T A A A A T T C T A T A C G G C C G T T A A A T A T T G C T A A 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端 缺口怎么办？ 二、DNA连接酶——“分子缝合针” 1.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 。 2.种类： 种类 ___________________ ___________________ 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 作用 区别 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 都能将双链DNA片段“缝合“起来， 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。 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。 限制性内切核酸酶和DNA连接酶的关系 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 作用 重组DNA技术中的应用 两者关系 使特定部位的磷酸二酯键断开 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于提取目的基因和切割载体 用于目的基因和载体的连接 均作用于磷酸二酯键(但效果相反) 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3’-OH上，形成磷酸二酯键 DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 【判断】在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶（ ） × 【核心归纳】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 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 巩固练习 2.如图是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是（ ） A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的 B.②片段是在识别序列为 的限制酶作用下形成的 C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子 D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键 D 巩固练习 3.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.有些DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端 A 连接平末端或互补配对的黏性末端 巩固练习 1.作用: ①将目的基因转移到受体细胞中去 ②利用运载体在受体细胞内对目的基因进行大量复制 1 2 3 4 能够在宿主细胞中稳定保存和自我复制； 具有一个或多个限制酶切位点，便于外源基因插入； 具有标记基因，便于重组DNA的鉴定和筛选； 对受体细胞无毒害； 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” 避免受体细胞受到损伤 mjj 33 【拓展】标记基因的筛选原理 载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而通常来说受体细胞没有任何抗性，即抵抗该抗生素的能力。将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。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞 标记基因通常有： ①抗生素的抗性基因，如四环素/氨苄青霉素抗性基因等 ②荧光蛋白基因 有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。 有多个切割位点 能复制并带着插入的目的基因一起复制 3.常用运载体： ①质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细胞核或拟核外的并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。 ☆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。 ①质粒有几个游离的磷酸基团？ ②对质粒用限制酶切割两次会得到几个产物(片段)？ 0 2 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 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。 3.常用运载体： ②噬菌体、动植物病毒等 利用病毒对宿主细胞的侵染性（具物种或组织特异性） 思考讨论： 1.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 作为载体，其原因是 。 2.霍乱弧菌中含有质粒，但 （填“能”、“不能”）用来做载体，因为选择的载体应该 。 噬菌体 噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕 对受体细胞无害 不能 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 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。 3.（1）质粒与拟核中的DNA有哪些相同点：（至少写出两点） ①______ 。②______ 。 ③___________________ 。 （2）质粒 （是/不是）一种细胞器。 （3）细胞膜上的载体蛋白与基因工程中的载体的区别 ①化学本质不同：细胞膜上的载体： 。基因工程中的载体可能是物质, 如_ ; 也可是生物, 如___ ；也可是λ噬菌体的衍生物。 ②功能不同：细胞膜上的载体功能是 。 基因工程中的载体是一种“分子运输车”,把 . 化学本质和结构相同 能够自我复制 具有遗传效应或都能够指导蛋白质的合成等 不是 蛋白质 质粒 动植物病毒 协助细胞膜控制物质进出细胞 目的基因导入受体细胞 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 重组DNA分子 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 网络构建 限制酶 DNA连接酶 载体 质粒、 噬菌体、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 ①有一个至多个限制酶切割位点； ②能自我复制或能整合到宿主DNA上。 ③有特殊的标记基因； ④对受体细胞无害； 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 基础过关 (1)基因工程可以实现遗传物质在不同物种间的转移，人们可以定向选育新品种(　　) (2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列(　　) (3)DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来(　　) (4)限制酶和解旋酶的作用部位相同(　　) (5)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(　　) (6)质粒是环状双链DNA分子，是基因工程常用的载体(　　) (7)载体(如质粒)和细胞膜上的载体蛋白的成分相同(　　) (8)重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体(　　) × × 也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成 将两个DNA片段连接起来，恢复磷酸二酯键。 √ × 限制酶作用于磷酸二酯键，解旋酶作用于氢键。 × 抗生素抗性基因 × 载体(如质粒)的成分是DNA，细胞膜上的载体的主要成分是蛋白质 × 载体不属于工具酶。 √ 基因组编辑技术必二P85 【情境原理】 1.基因组编辑的含义:对基因进行定点修改,以改变目的基因的序列和功能,进行基因治疗和物种改良。 2.应用最广泛的技术:CRISPR/Cas9 3.CRISPR/Cas9组分及功能: 短链RNA(sgRNA、向导RNA) 作为“向导”,部分序列通过碱基互补配对,与目的基因中希望被编辑的DNA序列结合 细菌的核酸酶Cas9 与短链RNA结合,切割与向导RNA结合的DNA,使DNA双链断裂 4.CRISPR/Cas9技术的主要应用: (1)基因敲除。 (2)特异突变引入。 (3)定点转基因。 5.CRISPR/Cas9技术的风险: (1)基因组编辑技术本身存在着识别准确性等方面的问题。 (2)对人类基因进行“改造”时要严格遵守法律法规,不能违反人类的伦理道德。 基因组编辑技术必二P85 【典例】基因组编辑技术是指将外源DNA片段导入染色体DNA特定位点或删除基因内部特定片段,是一种对生物体基因组特定目标基因进行修饰的技术。如图是对某生物B基因进行基因编辑的过程,该过程中用sgRNA指引限制性内切核酸酶Cas9结合到特定的靶位点。下列相关叙述错误的是(　　) A.sgRNA的全部碱基序列与靶基因序列完全互补 B.限制性内切核酸酶Cas9可断裂核苷酸之间的磷酸二酯键 C.根据上述处理前后生物体的功能变化,可推测B基因的功能 D.使用该项基因组编辑技术来预防人的某些疾病时需要审批 A 【解析】据图观察sgRNA的部分碱基序列与靶基因序列互补,A错误; 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 ①DNA不溶于酒精，某些蛋白质溶于酒精 ②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L NaCl溶液，在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。 ③在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 0 DNA溶解度 NaCl浓度 0.14mol/L 2mol/L 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。 1.实验原理 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 课本P74-75 （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 【思考】能否选用牛、羊、马、猪等哺乳动物成熟的红细胞为材料？ 不能， 哺乳动物成熟红细胞无细胞核和线粒体，几乎不含DNA 【思考】能否选用鸡血细胞做实验材料？ 能，鸡是鸟类动物 2.实验材料 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 二苯胺试剂要现配现用 用棕色瓶保存 课本P74-75 （2）试剂： ①研磨液 ②体积分数为95%的酒精 ③2mol/L 的NaCl溶液 ④二苯胺试剂 含有NaCl、EDTA、SDS、Tris和HCl 析出DNA 溶解DNA 鉴定DNA 课本P117——附录2 研磨液成分 作用 Tris-HCl缓冲液 稳定DNA EDTA 抑制DNA酶 SDS 使蛋白质变性 · 溶/瓦解细胞膜 · 使蛋白质变性与DNA分离 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 课本P74-75 大本P52 称取30g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10mL 研磨液，充分研磨 研磨的目的： 破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中 利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法： 动物细胞无细胞壁，可直接吸水涨破(省去研磨步骤) 3.实验步骤 （1）取材研磨 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 方案二 也可直接将研磨液倒入塑料离心管中，1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。 (2)上清液中除了DNA之外，可能含有那些杂质？ 课本P74-75 大本P52 方案一 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。 低温抑制DNA水解酶的活性，进而抑制DNA降解 (1)用纱布过滤的方法中，低温放置几分钟的作用？ 可能含有核蛋白、多糖等杂质 （2）去除滤液中的杂质 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 (1)搅拌时应轻缓、并沿一个方向： 课本P74-75 方案一 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2-3min，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。 减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子 方案二 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。 (2)预冷的酒精具有以下优点： ①可抑制DNA水解酶的活性，进而抑制DNA降解 ②抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出 ③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂 （3）DNA的析出 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 课本P74-75 实验组 现配现用，水浴加热 对照组 取两支20mL的试管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCI溶液中。向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。 混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min 待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化 蓝色 （4）溶解DNA并鉴定 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 思考：观察DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线。如何通过控制NaCl溶液的浓度使DNA在盐溶液中溶解或析出？从而去纯化提取的DNA？ 0 0.14 NaCI浓度（mol/L） DNA溶解度 用高浓度的盐溶液（2mol/L的NaCl溶液）溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质； 用低浓度的盐溶液（0.14mol/L的NaCl溶液）使DNA析出，能除去溶解在低盐中的杂质。 取过滤液 取过滤物 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，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的粗提取与鉴定 4.注意事项 1．以血液（如鸡血细胞）为实验材料时，每100 mL血液中需要加入3 g柠檬酸钠，防止血液凝固 3．加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，且沿一个方向搅拌，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀 2．利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法：动物细胞无细胞壁，可直接吸水涨破(省去研磨步骤) 4．提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因：体积分数为95%的冷酒精提纯效果更佳 预冷的酒精具有以下优点：①可抑制DNA水解酶的活性，进而抑制DNA降解 ②抑制分子运动，使DNA易形成沉淀析出 ③低温有利于增加DNA分子的柔韧性，减少其断裂 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 1.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？ 2.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些杂质吗？ 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。 可能仍然含有核蛋白、多糖等杂质。 5.结果分析与评价 探究·实践 DNA的粗提取与鉴定 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他杂质除去，取上清液；可重复上述操作几次，直至上清液变成透明的黏稠液体。 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两者分开。 【进一步探究】 【进一步探究】 刑侦破案 拓展：DNA提取的应用 基因组测序 插入人胰岛素基因的大肠杆菌 基因工程 亲子鉴定 (1)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。( ) (2)研磨之后，通过过滤或离心，DNA会保留在沉淀物中。( ) 解析：研磨之后，通过过滤或离心，DNA会保留在上清液中。 (3)DNA能与二苯胺试剂在常温下反应生成蓝色沉淀。( ) 解析： DNA能与二苯胺试剂在沸水浴下反应，使溶液呈现蓝色，而非蓝色沉淀。 √ × × 【基础过关】 下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是(　　) A.新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取 B.植物材料需先研磨破碎细胞 C.DNA只能溶于2 mol/L的NaCl溶液 D.溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后颜色呈紫色 B 【基础过关】 一、概念检测 1. 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. 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 练习与应用 C 62 2. 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 A 练习与应用 63 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf58.51.100 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf58.51.100 $