还剩52页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具多媒体教学ppt课件
展开
这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前自主预习案，课堂互动探究案，生物体外，转基因，遗传特性，生物类型，DNA分子，①④⑧，②③⑤⑥⑦，原核生物等内容，欢迎下载使用。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一 基因工程及其诞生与发展1．基因工程的概念(1)操作场所：________。(2)操作技术：________等技术。(3)操作结果：赋予生物新的________，创造出更符合人们需要的新的________和生物产品。(4)操作水平：________水平。
2．基因工程的诞生与发展(选择对应的序号)A．基础理论________________。B．技术支持________________。①DNA是遗传物质的证明②基因转移载体的发现③工具酶的发现④DNA双螺旋结构和中心法则的确立⑤DNA体外重组的实现⑥重组DNA表达实验的成功⑦PCR技术的发明⑧遗传密码的破译
知识点二 DNA重组技术的基本工具1．限制性内切核酸酶(又称限制酶)——“分子手术刀”(1)来源：主要来自________。(2)功能：能够识别双链DNA分子的特定____________，并使每一条链中特定部位的____________断开。(3)结果：产生________和________。
(4)应用：已知限制酶EcRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为 和 ，在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。EcR Ⅰ限制酶和Sma Ⅰ限制酶识别的________不同，切割位点________(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有________。
2．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___________。(2)种类
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)种类：①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的拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状____________。②噬菌体和____________等。(2)目的：①将目的基因________到受体细胞中去。②在受体细胞内对目的基因进行大量________，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步________。
(3)必备条件：①在宿主细胞中保存下来并大量________。②有一个至多个__________________。③有一定的____________，便于筛选。④对___________无害。
知识点三 重组DNA分子的模拟操作1．材料用具：剪刀代表_________，透明胶条代表_____________。2．切割位点(1)分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出________________序列，并选________之间作切口进行“切割”。(2)再从另一条链上__________之间寻找EcR Ⅰ相应的切口剪开。3．操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能________；否则，说明操作有误。
G—A—A—T—T—C
知识点四 DNA的粗提取与鉴定1．实验原理(1)________不溶于酒精，________溶于酒精。(2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于________________溶液。(3)在一定温度下，DNA遇________试剂会呈现蓝色。
2 ml/L的NaCl
2．实验步骤(1)称取30 g洋葱，切碎，放入研钵中并倒入10 mL研磨液，充分研磨。↓(2)漏斗中垫________，将研磨液过滤到烧杯中，____ ℃处理，取上清液放入烧杯中。↓(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的________溶液，静置2～3 min，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分。
↓(4)取两支20 mL的试管编号A、B，各加入2 ml/L的________溶液5 mL，将丝状物溶于B试管的NaCl溶液中。然后向两支试管中各加入4 mL的__________。混匀后，将试管置于________中加热5 min。↓(5)结果观察：A试管________，B试管________。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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。( )3．限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。( )4．不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。( )
× 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。
× 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。
5．DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。( )6．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。( )7．重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。( )8．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端。( )9．限制酶和DNA连接酶的作用部位一致，但作用相反。( )10．DNA连接酶能连接互补的黏性末端或平末端，故该酶没有专一性。( )
× 提示：E.cli DNA连接酶不能连接平末端。
11．用兔的成熟红细胞可提取DNA。( )12．进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入酒精溶液后用力进行快速、充分的搅拌。( )13．在溶有DNA的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。( )
× 提示：哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作提取DNA的材料。
× 提示：加入酒精用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂。
× 提示：在溶有DNA的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，需沸水浴加热5 min，冷却后才可观察到溶液的颜色呈现蓝色。
课程标准1.基因工程是一种重组DNA技术。2．概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展起来的。3．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。 素养达成1.了解基因工程的概念、诞生及发展。(生命观念、社会责任)2．掌握限制酶及DNA连接酶的作用。(科学思维)3．理解载体需具备的条件。(科学思维)
设疑激趣在亚洲和非洲的贫困地区，人们由于无法获取足够的肉类和蔬菜，导致维生素A严重缺乏，据世界卫生组织估计，全世界有1.2亿～2.5亿人缺乏维生素A，每年约有100多万儿童因缺乏维生素A失去生命。胡萝卜素可在人体内转变成维生素A，因此，科学家利用基因工程技术，将有关酶的基因转入水稻中，并诱导它们在水稻细胞中表达，使水稻体内能够合成β胡萝卜素。如果人每天食用的大米含β胡萝卜素，就能满足人体对维生素A的需求。人们是怎样将胡萝卜体内的基因转移到水稻体内的呢？这个过程中需要哪些技术和操作工具呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一 基因工程的工具酶活动1 阅读下列材料，思考并回答下列问题：
1．DNA分子中磷酸与脱氧核糖是如何连接的？该化学键的名称是什么？ 2．限制酶的作用特点是什么？所识别的序列有何特点？作用后的结果有哪两种形式？
提示：DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接。其中同一核苷酸内部磷酸与脱氧核糖的5号碳相连，相邻两核苷酸之间磷酸与3号碳相连。连接形成的化学键叫磷酸二酯键。
提示：(1)一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。(2)限制酶所识别的序列一般都具有反向对称重复排列的特点。(3)黏性末端和平末端。
3．DNA连接酶的作用是什么？
提示：将具有相同或互补黏性末端以及具有平末端的DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来“缝合”成新的DNA分子。
活动2 下图中的图1和图2分别表示的是EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶产生两种不同末端的示意图。请据图回答：
1．请说出EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列及切割的位点。 2．EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶切割产生的DNA末端分别是什么形式？
提示：EcRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。
提示：EcRⅠ限制酶将DNA切割成黏性末端，SmaⅠ限制酶将DNA切割成平末端。
3．以上实例说明限制酶有何特性？该特性的含义是什么？ 4．DNA连接酶、限制酶和DNA聚合酶都作用于哪种化学键，分别对这种化学键有何影响？
提示：说明限制酶具有专一性。专一性指的是限制酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上进行切割。
提示：均作用于磷酸二酯键，DNA连接酶和DNA聚合酶是形成磷酸二酯键，限制酶是破坏磷酸二酯键。
活动3 回答下列问题：1．为什么限制酶主要从原核生物中分离纯化而来？推测它在原核生物中的作用是什么？它会不会切割自己的DNA分子？ 2．限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用是否都体现了酶的专一性？
提示：原核细胞容易受到外源DNA的入侵，原核细胞中的限制酶能够切割入侵的外源DNA而保护自身。原核细胞中的限制酶不会切割自己的DNA分子，因为酶具有专一性或自己的DNA分子已被修饰而不被识别。
提示：限制性内切核酸酶能够识别双链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，体现了酶的专一性。E.cli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，对末端的碱基序列没有要求；T4 DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，又可以连接双链DNA分子的平末端，都对末端的碱基序列没有要求，专一性不强。
[易错警示](1)限制酶不切割自身DNA的原因是该生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰。(2)限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键。(3)DNA连接酶无识别的特异性，对于具有互补黏性末端的DNA片段以及具有平末端的DNA片段都能连接起来。
[特别提醒](1)限制酶是一类酶而不是一种酶。(2)不同种类的限制酶识别的序列与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。(3)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割2次，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的末端。(4)限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4、8个或其他数量的核苷酸组成；后者是双链序列。
(5)DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。两个DNA片段要具有互补的黏性末端才能通过DNA连接酶拼接起来；平末端只能用T4DNA连接酶连接。(6)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同，即同一种限制酶一定能切出相同的黏性末端，相同的黏性末端不一定来自同一种限制酶的切割。
1.限制酶与DNA连接酶的分析比较(1)区别(2)两者的关系可表示为：
(3)磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键，而限制酶切割或DNA连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。
(4)识别序列的特点呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中轴线(如图)，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。如 中轴线，两侧碱基互补对称； 为轴，两侧碱基互补对称。中轴线
(5)作用结果：限制酶切割DNA产生的DNA末端有黏性末端和平末端两种形式。①黏性末端是限制性内切核酸酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图所示：
②平末端是限制性内切核酸酶在它识别序列的中轴线处切开时形成的，如图所示：
3.与DNA相关的五种酶的比较
1．(学业水平一、二)下列关于限制性内切核酸酶(限制酶)的叙述，正确的是( )A．均来源于原核生物B．识别序列均由6个核苷酸组成C．特异性表现在识别和切割两个方面D．也可识别RNA分子的特定核苷酸序列
解析：限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A错误；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个、8个或其他数量的核苷酸组成，B错误；限制酶能识别特定的核苷酸序列，并切割特定核苷酸之间的磷酸二酯键，C正确；限制酶可识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别RNA分子的特定核苷酸序列，D错误。
2．(学业水平一、二)下列有关DNA连接酶的叙述，正确的是( )A．T4 DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来B．E.cli DNA连接酶能将双链DNA片段平末端之间进行连接C．DNA连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸
解析：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。E.cli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。
3．(学业水平三、四)下列关于几种酶作用的叙述，错误的是( )A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C.一种限制酶能识别多种核苷酸序列，并切割出多种目的基因D．DNA聚合酶能把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链
解析：限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核苷酸序列，并在特定位点切割DNA分子，C错误；DNA连接酶能使不同DNA片段的脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，重新形成DNA分子，A正确；RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录，B正确；DNA聚合酶能以DNA的一条链为模板，把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链，复制形成新的DNA分子，D正确。
4．(学业水平三、四，不定项选择)下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法，正确的是( )注：Y＝C或T，R＝A或G。A．限制酶切割后不一定形成黏性末端B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D．一种限制酶不一定只识别一种核苷酸序列
解析：Sma Ⅰ酶切割后产生的是平末端，A正确；Sau3A Ⅰ酶的切割位点在识别序列的外部，B错误；BamH Ⅰ酶与Sau3A Ⅰ酶切割后能形成相同的黏性末端，C错误；由表中信息可知，Hind Ⅱ能识别4种不同的核苷酸序列，D正确。
学习主题二 基因工程中的载体活动1 思考并回答相关质粒的问题：1．质粒作为目的基因的载体，其本质是什么？
提示：小型环状DNA。
2．所有载体都是质粒吗？为什么？ 3．质粒上的一些抗生素抗性基因有什么作用？
提示：不是，除了质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。
提示：作为标记基因，便于重组DNA分子的筛选；检测目的基因是否导入受体细胞。
活动2 思考并回答有关载体的问题：1．将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？ 2．细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同？
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。
提示：(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物质，如质粒(DNA)、λ噬菌体的衍生物，也可能是生物，如动植物病毒等。(2)功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的载体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。
[特别提醒](1)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。(2)一般来说，要对天然质粒进行人工改造才可以使用。
1.作为载体所具备的条件
2.常用载体的种类及用途
3.标记基因的筛选原理(1)前提：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。(2)过程：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，因此培养受体细胞的培养基中加入该种抗生素即可筛选。(3)结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，没被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选。
1．(学业水平一、二)质粒是基因工程中最常用的载体，其主要特点是( )①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构简单 ④是蛋白质 ⑤是环状RNA ⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
解析：质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中，是一种结构简单、独立于拟核或细胞核之外的环状DNA分子。质粒作为载体在受体细胞中能“友好”地“借居”，并能在细胞中进行自我复制。
2．(学业水平三、四)下面是四种不同质粒的示意图，其中ri为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet 为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是( )
解析：根据题意，选用的质粒上应有复制必需序列和四环素抗性基因，且不含氨苄青霉素抗性基因。A项破坏了复制必需的序列，B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。
3．(学业水平一、二)作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是( )A．能够在宿主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．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合D．对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择
解析：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，以便提供大量的目的基因，A正确；作为载体必须具有一个或多个限制酶切点，以便于目的基因的插入，而不是表达，B错误；作为载体必须具有标记基因，以便于重组DNA分子的筛选，C错误；作为载体必须是安全的，对受体细胞无害，以便宿主细胞能进行正常的生命活动，D错误。
4．(学业水平三、四)限制酶Mun Ⅰ和限制酶EcR Ⅰ的识别序列及切割位点分别是 和 。如图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
解析：用限制酶Mun Ⅰ切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体。B项中质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体。C、D质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。
学习主题三 DNA的粗提取与鉴定活动1 实验材料的选取：哺乳动物的红细胞和鸡的血液提取DNA效果更好的是________。原因是________________________________________________________________________________________________________________。
鸡血细胞的核DNA含量丰富，材料易得，而哺乳动物的红细胞无细胞核，不含DNA
活动2 实验操作分析：1．实验过程要充分地研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 2．实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？
提示：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，导致看不到丝状沉淀物，用二苯胺鉴定不显示蓝色。
提示：搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并向一个方向搅拌以便获得较完整的DNA分子。
[名师提醒]DNA的粗提取与鉴定中的注意事项(1)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸附到滤纸上，而导致DNA大量损失。(2)用玻璃棒搅拌时，动作要缓慢且沿同一方向进行，目的是防止DNA被破坏。(3)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。(4)鉴定DNA还可使用甲基绿染液，甲基绿染液可将DNA染成绿色。
1.加入洗涤剂的目的是溶解细胞膜、核膜，释放出细胞内含物。加入食盐的目的是使构成染色体的核蛋白加速解聚，游离出DNA分子，并使DNA分子充分溶解于浓NaCl溶液中。2．过滤不能用滤纸代替纱布，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量。3．滤液中可能含有DNA、RNA以及蛋白质、脂质、糖类等细胞成分。
1．(学业水平一、二)下列各项中不宜选作DNA提取材料的是( )A．洋葱表皮细胞 B．鲜豌豆种子C．人的红细胞 D．猪肝
解析：作为DNA提取材料的首要条件是细胞内要含有DNA，次要条件是DNA的含量丰富，而哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不含DNA，所以不宜选作实验材料。
2．(学业水平一、二)下面不能影响DNA粗提取含量的是( )A．选材 B．洗涤剂的用量C．二苯胺的用量 D．搅拌和研磨的程度
解析：A项：尽量选择DNA含量高的材料粗提取DNA。B项：洗涤剂的用量和类型能影响细胞膜的瓦解程度，从而影响DNA释放量的变化。C项：二苯胺是DNA的鉴定剂，而非提取剂。D项：搅拌和研磨充分有利于DNA的释放。
3．(学业水平一、二)玻璃棒搅拌出的较纯净的DNA的颜色以及DNA遇二苯胺(沸水浴)染上的颜色分别是( )A．黄色、紫色 B．白色、砖红色C．白色、蓝色 D．蓝色、砖红色
解析：从体积分数为95%的冷酒精中析出的较纯净DNA的颜色是白色；鉴定DNA时，DNA遇二苯胺在沸水浴条件下呈现蓝色。
4．(学业水平三、四，不定项选择)甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。相关叙述正确的是( )A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为NaCl溶液，但两者浓度不同B．图乙经沸水浴后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝，另一支试管中不变蓝C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA成为絮状沉淀并缠绕在玻璃棒上D．图乙操作中所用的二苯胺试剂需现配现用以达到较好的鉴定效果
解析：图甲为在体积分数为95%的冷酒精中析出DNA，图乙的试管中所用溶剂为NaCl溶液，A错误；DNA鉴定需要进行沸水浴，B正确；图甲操作需用玻璃棒缓慢搅拌，避免DNA断裂，C错误；二苯胺容易被氧化，图乙操作中所用的二苯胺试剂需现配现用以达到较好的鉴定效果，D正确。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1.如图表示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切割位点是( )A．5′－CTTAAG－3′，切点在C和T之间B．5′－CTTAAG－3′，切点在G和A之间C．5′－GAATTC－3′，切点在G和A之间D．5′－CTTAAG－3′，切点在C和T之间
解析：两条链均按照5′→3′方向分析，由题图可知该限制酶识别的碱基序列为5′－GAATTC－3′，并在G与A之间断开磷酸二酯键，故选C。
2．对DNA连接酶的功能描述正确的是( )A．将碱基、脱氧核糖和磷酸之间的化学键连接起来B．在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端C．用于DNA复制时母链与子链间形成氢键D．与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同
解析：DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，A错误；DNA连接酶在基因工程中可作用于一个切口处的两个黏性末端或平末端，B错误；DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶等，母链和子链通过碱基互补配对用氢键连接起来，C错误；DNA连接酶连接双链DNA片段的切口，即能将断开的两个DNA片段连接起来，而DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有的单链DNA上，D正确。
3．质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法错误的是( )A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B．质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切点C．质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核(或细胞核)之外的细胞质基质中D．质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制
解析：质粒为小型环状DNA分子，不仅存在于细菌中，也存在于某些真核生物如酵母菌中，但病毒中没有质粒；质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切割位点；质粒为小型环状DNA分子，存在于细胞核或拟核之外的细胞质基质中；质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制。
4．现有一长度为1 000个碱基对(bp)的DNA分子，用限制酶EcR Ⅰ酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp，用Kpn Ⅰ单独酶切后得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcR Ⅰ、Kpn Ⅰ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。如图所示，该DNA分子的酶切图谱正确的是( )
解析：该DNA分子用限制酶EcR Ⅰ切割后长度不变，可知该DNA分子为环状结构，根据EcR Ⅰ、Kpn Ⅰ的作用特点，可知酶切图谱为D项所示。
5．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是________，二者还具有其他共同点，如__________________________(写出两条即可)。(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。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为________，其作用是_____________________。
能够自我复制、具有遗传效应
供重组DNA的鉴定和选择
解析：质粒是基因工程中最常用的载体，是一种裸露的、结构简单、独立于细胞核或细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自我复制，具有标记基因便于重组DNA的鉴定与选择。
(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因B．土壤农杆菌环状RNA分子C．大肠杆菌的质粒D．动物细胞的染色体
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材(一)从社会中来提示：科学家用到了限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成，即催化一个DNA片段3′端的羟基与另一个DNA片段5′端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组DNA分子的筛选。
(二)旁栏思考题1．提示：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。
2．不是一回事。虽然DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化磷酸二酯键形成的酶，但两者存在显著的区别。(1)DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是催化单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶以一条DNA链为模板，催化形成与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，它不需要模板。此外，两者虽然都是蛋白质，但它们的组成和性质各不相同。
(三)思考·讨论1．剪刀代表限制酶；透明胶条代表DNA连接酶。2．提示：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。3．不能，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。(四)到社会中去提示：在调查中需要了解企业的生产技术、产品的种类和产量、销售渠道和销售情况等，这样才有可能对企业的经营状况进行正确的判断。
(五)探究·实践1．提示：观察提取的DNA颜色：如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺法鉴定：二苯胺鉴定呈现蓝色，说明实验基本成功，如果不呈现蓝色，可能所提取的DNA含量低或是实验操作中出现错误，需要重新提取。2．提示：本实验提取的DNA粗制品中有可能含有蛋白质、脂质、多糖等杂质。3．提示：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)二苯胺最好现配现用，否则二苯胺变成浅蓝色，影响鉴定效果。
(六)练习与应用概念检测1．C2．A
拓展应用1．提示：迄今为止，在基因工程操作中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们可以识别DNA上特定的碱基序列并使特定部位的磷酸二酯键断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，可以将外源入侵的DNA降解。细菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过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。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA入侵。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一 基因工程及其诞生与发展1．基因工程的概念(1)操作场所：________。(2)操作技术：________等技术。(3)操作结果：赋予生物新的________，创造出更符合人们需要的新的________和生物产品。(4)操作水平：________水平。
2．基因工程的诞生与发展(选择对应的序号)A．基础理论________________。B．技术支持________________。①DNA是遗传物质的证明②基因转移载体的发现③工具酶的发现④DNA双螺旋结构和中心法则的确立⑤DNA体外重组的实现⑥重组DNA表达实验的成功⑦PCR技术的发明⑧遗传密码的破译
知识点二 DNA重组技术的基本工具1．限制性内切核酸酶(又称限制酶)——“分子手术刀”(1)来源：主要来自________。(2)功能：能够识别双链DNA分子的特定____________，并使每一条链中特定部位的____________断开。(3)结果：产生________和________。
(4)应用：已知限制酶EcRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为 和 ，在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。EcR Ⅰ限制酶和Sma Ⅰ限制酶识别的________不同，切割位点________(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有________。
2．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___________。(2)种类
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)种类：①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的拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状____________。②噬菌体和____________等。(2)目的：①将目的基因________到受体细胞中去。②在受体细胞内对目的基因进行大量________，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步________。
(3)必备条件：①在宿主细胞中保存下来并大量________。②有一个至多个__________________。③有一定的____________，便于筛选。④对___________无害。
知识点三 重组DNA分子的模拟操作1．材料用具：剪刀代表_________，透明胶条代表_____________。2．切割位点(1)分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出________________序列，并选________之间作切口进行“切割”。(2)再从另一条链上__________之间寻找EcR Ⅰ相应的切口剪开。3．操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能________；否则，说明操作有误。
G—A—A—T—T—C
知识点四 DNA的粗提取与鉴定1．实验原理(1)________不溶于酒精，________溶于酒精。(2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于________________溶液。(3)在一定温度下，DNA遇________试剂会呈现蓝色。
2 ml/L的NaCl
2．实验步骤(1)称取30 g洋葱，切碎，放入研钵中并倒入10 mL研磨液，充分研磨。↓(2)漏斗中垫________，将研磨液过滤到烧杯中，____ ℃处理，取上清液放入烧杯中。↓(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的________溶液，静置2～3 min，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分。
↓(4)取两支20 mL的试管编号A、B，各加入2 ml/L的________溶液5 mL，将丝状物溶于B试管的NaCl溶液中。然后向两支试管中各加入4 mL的__________。混匀后，将试管置于________中加热5 min。↓(5)结果观察：A试管________，B试管________。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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。( )3．限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。( )4．不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。( )
× 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。
× 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。
5．DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。( )6．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。( )7．重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。( )8．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端。( )9．限制酶和DNA连接酶的作用部位一致，但作用相反。( )10．DNA连接酶能连接互补的黏性末端或平末端，故该酶没有专一性。( )
× 提示：E.cli DNA连接酶不能连接平末端。
11．用兔的成熟红细胞可提取DNA。( )12．进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入酒精溶液后用力进行快速、充分的搅拌。( )13．在溶有DNA的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。( )
× 提示：哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作提取DNA的材料。
× 提示：加入酒精用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂。
× 提示：在溶有DNA的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，需沸水浴加热5 min，冷却后才可观察到溶液的颜色呈现蓝色。
课程标准1.基因工程是一种重组DNA技术。2．概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展起来的。3．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。 素养达成1.了解基因工程的概念、诞生及发展。(生命观念、社会责任)2．掌握限制酶及DNA连接酶的作用。(科学思维)3．理解载体需具备的条件。(科学思维)
设疑激趣在亚洲和非洲的贫困地区，人们由于无法获取足够的肉类和蔬菜，导致维生素A严重缺乏，据世界卫生组织估计，全世界有1.2亿～2.5亿人缺乏维生素A，每年约有100多万儿童因缺乏维生素A失去生命。胡萝卜素可在人体内转变成维生素A，因此，科学家利用基因工程技术，将有关酶的基因转入水稻中，并诱导它们在水稻细胞中表达，使水稻体内能够合成β胡萝卜素。如果人每天食用的大米含β胡萝卜素，就能满足人体对维生素A的需求。人们是怎样将胡萝卜体内的基因转移到水稻体内的呢？这个过程中需要哪些技术和操作工具呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一 基因工程的工具酶活动1 阅读下列材料，思考并回答下列问题：
1．DNA分子中磷酸与脱氧核糖是如何连接的？该化学键的名称是什么？ 2．限制酶的作用特点是什么？所识别的序列有何特点？作用后的结果有哪两种形式？
提示：DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接。其中同一核苷酸内部磷酸与脱氧核糖的5号碳相连，相邻两核苷酸之间磷酸与3号碳相连。连接形成的化学键叫磷酸二酯键。
提示：(1)一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。(2)限制酶所识别的序列一般都具有反向对称重复排列的特点。(3)黏性末端和平末端。
3．DNA连接酶的作用是什么？
提示：将具有相同或互补黏性末端以及具有平末端的DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来“缝合”成新的DNA分子。
活动2 下图中的图1和图2分别表示的是EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶产生两种不同末端的示意图。请据图回答：
1．请说出EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列及切割的位点。 2．EcRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶切割产生的DNA末端分别是什么形式？
提示：EcRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。
提示：EcRⅠ限制酶将DNA切割成黏性末端，SmaⅠ限制酶将DNA切割成平末端。
3．以上实例说明限制酶有何特性？该特性的含义是什么？ 4．DNA连接酶、限制酶和DNA聚合酶都作用于哪种化学键，分别对这种化学键有何影响？
提示：说明限制酶具有专一性。专一性指的是限制酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上进行切割。
提示：均作用于磷酸二酯键，DNA连接酶和DNA聚合酶是形成磷酸二酯键，限制酶是破坏磷酸二酯键。
活动3 回答下列问题：1．为什么限制酶主要从原核生物中分离纯化而来？推测它在原核生物中的作用是什么？它会不会切割自己的DNA分子？ 2．限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用是否都体现了酶的专一性？
提示：原核细胞容易受到外源DNA的入侵，原核细胞中的限制酶能够切割入侵的外源DNA而保护自身。原核细胞中的限制酶不会切割自己的DNA分子，因为酶具有专一性或自己的DNA分子已被修饰而不被识别。
提示：限制性内切核酸酶能够识别双链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，体现了酶的专一性。E.cli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，对末端的碱基序列没有要求；T4 DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，又可以连接双链DNA分子的平末端，都对末端的碱基序列没有要求，专一性不强。
[易错警示](1)限制酶不切割自身DNA的原因是该生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰。(2)限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键。(3)DNA连接酶无识别的特异性，对于具有互补黏性末端的DNA片段以及具有平末端的DNA片段都能连接起来。
[特别提醒](1)限制酶是一类酶而不是一种酶。(2)不同种类的限制酶识别的序列与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。(3)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割2次，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的末端。(4)限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4、8个或其他数量的核苷酸组成；后者是双链序列。
(5)DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。两个DNA片段要具有互补的黏性末端才能通过DNA连接酶拼接起来；平末端只能用T4DNA连接酶连接。(6)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同，即同一种限制酶一定能切出相同的黏性末端，相同的黏性末端不一定来自同一种限制酶的切割。
1.限制酶与DNA连接酶的分析比较(1)区别(2)两者的关系可表示为：
(3)磷酸二酯键指的是下图圆圈中的化学键，而限制酶切割或DNA连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。
(4)识别序列的特点呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中轴线(如图)，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。如 中轴线，两侧碱基互补对称； 为轴，两侧碱基互补对称。中轴线
(5)作用结果：限制酶切割DNA产生的DNA末端有黏性末端和平末端两种形式。①黏性末端是限制性内切核酸酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图所示：
②平末端是限制性内切核酸酶在它识别序列的中轴线处切开时形成的，如图所示：
3.与DNA相关的五种酶的比较
1．(学业水平一、二)下列关于限制性内切核酸酶(限制酶)的叙述，正确的是( )A．均来源于原核生物B．识别序列均由6个核苷酸组成C．特异性表现在识别和切割两个方面D．也可识别RNA分子的特定核苷酸序列
解析：限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A错误；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个、8个或其他数量的核苷酸组成，B错误；限制酶能识别特定的核苷酸序列，并切割特定核苷酸之间的磷酸二酯键，C正确；限制酶可识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别RNA分子的特定核苷酸序列，D错误。
2．(学业水平一、二)下列有关DNA连接酶的叙述，正确的是( )A．T4 DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来B．E.cli DNA连接酶能将双链DNA片段平末端之间进行连接C．DNA连接酶能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键D．DNA连接酶可连接DNA双链的氢键，使双链延伸
解析：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。E.cli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。
3．(学业水平三、四)下列关于几种酶作用的叙述，错误的是( )A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C.一种限制酶能识别多种核苷酸序列，并切割出多种目的基因D．DNA聚合酶能把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链
解析：限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核苷酸序列，并在特定位点切割DNA分子，C错误；DNA连接酶能使不同DNA片段的脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，重新形成DNA分子，A正确；RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录，B正确；DNA聚合酶能以DNA的一条链为模板，把单个脱氧核苷酸分子连接成一条DNA单链，复制形成新的DNA分子，D正确。
4．(学业水平三、四，不定项选择)下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法，正确的是( )注：Y＝C或T，R＝A或G。A．限制酶切割后不一定形成黏性末端B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D．一种限制酶不一定只识别一种核苷酸序列
解析：Sma Ⅰ酶切割后产生的是平末端，A正确；Sau3A Ⅰ酶的切割位点在识别序列的外部，B错误；BamH Ⅰ酶与Sau3A Ⅰ酶切割后能形成相同的黏性末端，C错误；由表中信息可知，Hind Ⅱ能识别4种不同的核苷酸序列，D正确。
学习主题二 基因工程中的载体活动1 思考并回答相关质粒的问题：1．质粒作为目的基因的载体，其本质是什么？
提示：小型环状DNA。
2．所有载体都是质粒吗？为什么？ 3．质粒上的一些抗生素抗性基因有什么作用？
提示：不是，除了质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。
提示：作为标记基因，便于重组DNA分子的筛选；检测目的基因是否导入受体细胞。
活动2 思考并回答有关载体的问题：1．将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？ 2．细胞膜上的载体与基因工程中的载体有什么不同？
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。
提示：(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物质，如质粒(DNA)、λ噬菌体的衍生物，也可能是生物，如动植物病毒等。(2)功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的载体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。
[特别提醒](1)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。(2)一般来说，要对天然质粒进行人工改造才可以使用。
1.作为载体所具备的条件
2.常用载体的种类及用途
3.标记基因的筛选原理(1)前提：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。(2)过程：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，因此培养受体细胞的培养基中加入该种抗生素即可筛选。(3)结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，没被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选。
1．(学业水平一、二)质粒是基因工程中最常用的载体，其主要特点是( )①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构简单 ④是蛋白质 ⑤是环状RNA ⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
解析：质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中，是一种结构简单、独立于拟核或细胞核之外的环状DNA分子。质粒作为载体在受体细胞中能“友好”地“借居”，并能在细胞中进行自我复制。
2．(学业水平三、四)下面是四种不同质粒的示意图，其中ri为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet 为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是( )
解析：根据题意，选用的质粒上应有复制必需序列和四环素抗性基因，且不含氨苄青霉素抗性基因。A项破坏了复制必需的序列，B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。
3．(学业水平一、二)作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是( )A．能够在宿主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．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以使目的基因能够与其结合D．对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择
解析：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，以便提供大量的目的基因，A正确；作为载体必须具有一个或多个限制酶切点，以便于目的基因的插入，而不是表达，B错误；作为载体必须具有标记基因，以便于重组DNA分子的筛选，C错误；作为载体必须是安全的，对受体细胞无害，以便宿主细胞能进行正常的生命活动，D错误。
4．(学业水平三、四)限制酶Mun Ⅰ和限制酶EcR Ⅰ的识别序列及切割位点分别是 和 。如图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
解析：用限制酶Mun Ⅰ切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体。B项中质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体。C、D质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。
学习主题三 DNA的粗提取与鉴定活动1 实验材料的选取：哺乳动物的红细胞和鸡的血液提取DNA效果更好的是________。原因是________________________________________________________________________________________________________________。
鸡血细胞的核DNA含量丰富，材料易得，而哺乳动物的红细胞无细胞核，不含DNA
活动2 实验操作分析：1．实验过程要充分地研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？ 2．实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？
提示：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，导致看不到丝状沉淀物，用二苯胺鉴定不显示蓝色。
提示：搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并向一个方向搅拌以便获得较完整的DNA分子。
[名师提醒]DNA的粗提取与鉴定中的注意事项(1)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA被吸附到滤纸上，而导致DNA大量损失。(2)用玻璃棒搅拌时，动作要缓慢且沿同一方向进行，目的是防止DNA被破坏。(3)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。(4)鉴定DNA还可使用甲基绿染液，甲基绿染液可将DNA染成绿色。
1.加入洗涤剂的目的是溶解细胞膜、核膜，释放出细胞内含物。加入食盐的目的是使构成染色体的核蛋白加速解聚，游离出DNA分子，并使DNA分子充分溶解于浓NaCl溶液中。2．过滤不能用滤纸代替纱布，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量。3．滤液中可能含有DNA、RNA以及蛋白质、脂质、糖类等细胞成分。
1．(学业水平一、二)下列各项中不宜选作DNA提取材料的是( )A．洋葱表皮细胞 B．鲜豌豆种子C．人的红细胞 D．猪肝
解析：作为DNA提取材料的首要条件是细胞内要含有DNA，次要条件是DNA的含量丰富，而哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不含DNA，所以不宜选作实验材料。
2．(学业水平一、二)下面不能影响DNA粗提取含量的是( )A．选材 B．洗涤剂的用量C．二苯胺的用量 D．搅拌和研磨的程度
解析：A项：尽量选择DNA含量高的材料粗提取DNA。B项：洗涤剂的用量和类型能影响细胞膜的瓦解程度，从而影响DNA释放量的变化。C项：二苯胺是DNA的鉴定剂，而非提取剂。D项：搅拌和研磨充分有利于DNA的释放。
3．(学业水平一、二)玻璃棒搅拌出的较纯净的DNA的颜色以及DNA遇二苯胺(沸水浴)染上的颜色分别是( )A．黄色、紫色 B．白色、砖红色C．白色、蓝色 D．蓝色、砖红色
解析：从体积分数为95%的冷酒精中析出的较纯净DNA的颜色是白色；鉴定DNA时，DNA遇二苯胺在沸水浴条件下呈现蓝色。
4．(学业水平三、四，不定项选择)甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。相关叙述正确的是( )A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为NaCl溶液，但两者浓度不同B．图乙经沸水浴后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝，另一支试管中不变蓝C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA成为絮状沉淀并缠绕在玻璃棒上D．图乙操作中所用的二苯胺试剂需现配现用以达到较好的鉴定效果
解析：图甲为在体积分数为95%的冷酒精中析出DNA，图乙的试管中所用溶剂为NaCl溶液，A错误；DNA鉴定需要进行沸水浴，B正确；图甲操作需用玻璃棒缓慢搅拌，避免DNA断裂，C错误；二苯胺容易被氧化，图乙操作中所用的二苯胺试剂需现配现用以达到较好的鉴定效果，D正确。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1.如图表示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切割位点是( )A．5′－CTTAAG－3′，切点在C和T之间B．5′－CTTAAG－3′，切点在G和A之间C．5′－GAATTC－3′，切点在G和A之间D．5′－CTTAAG－3′，切点在C和T之间
解析：两条链均按照5′→3′方向分析，由题图可知该限制酶识别的碱基序列为5′－GAATTC－3′，并在G与A之间断开磷酸二酯键，故选C。
2．对DNA连接酶的功能描述正确的是( )A．将碱基、脱氧核糖和磷酸之间的化学键连接起来B．在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端C．用于DNA复制时母链与子链间形成氢键D．与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同
解析：DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，A错误；DNA连接酶在基因工程中可作用于一个切口处的两个黏性末端或平末端，B错误；DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶等，母链和子链通过碱基互补配对用氢键连接起来，C错误；DNA连接酶连接双链DNA片段的切口，即能将断开的两个DNA片段连接起来，而DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有的单链DNA上，D正确。
3．质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法错误的是( )A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B．质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切点C．质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核(或细胞核)之外的细胞质基质中D．质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制
解析：质粒为小型环状DNA分子，不仅存在于细菌中，也存在于某些真核生物如酵母菌中，但病毒中没有质粒；质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切割位点；质粒为小型环状DNA分子，存在于细胞核或拟核之外的细胞质基质中；质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制。
4．现有一长度为1 000个碱基对(bp)的DNA分子，用限制酶EcR Ⅰ酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp，用Kpn Ⅰ单独酶切后得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcR Ⅰ、Kpn Ⅰ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。如图所示，该DNA分子的酶切图谱正确的是( )
解析：该DNA分子用限制酶EcR Ⅰ切割后长度不变，可知该DNA分子为环状结构，根据EcR Ⅰ、Kpn Ⅰ的作用特点，可知酶切图谱为D项所示。
5．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是________，二者还具有其他共同点，如__________________________(写出两条即可)。(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。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为________，其作用是_____________________。
能够自我复制、具有遗传效应
供重组DNA的鉴定和选择
解析：质粒是基因工程中最常用的载体，是一种裸露的、结构简单、独立于细胞核或细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点，进入受体细胞后能自我复制，具有标记基因便于重组DNA的鉴定与选择。
(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因B．土壤农杆菌环状RNA分子C．大肠杆菌的质粒D．动物细胞的染色体
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材(一)从社会中来提示：科学家用到了限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成，即催化一个DNA片段3′端的羟基与另一个DNA片段5′端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组DNA分子的筛选。
(二)旁栏思考题1．提示：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。
2．不是一回事。虽然DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化磷酸二酯键形成的酶，但两者存在显著的区别。(1)DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是催化单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶以一条DNA链为模板，催化形成与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，它不需要模板。此外，两者虽然都是蛋白质，但它们的组成和性质各不相同。
(三)思考·讨论1．剪刀代表限制酶；透明胶条代表DNA连接酶。2．提示：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。3．不能，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。(四)到社会中去提示：在调查中需要了解企业的生产技术、产品的种类和产量、销售渠道和销售情况等，这样才有可能对企业的经营状况进行正确的判断。
(五)探究·实践1．提示：观察提取的DNA颜色：如果不是白色丝状物，说明DNA中的杂质较多。二苯胺法鉴定：二苯胺鉴定呈现蓝色，说明实验基本成功，如果不呈现蓝色，可能所提取的DNA含量低或是实验操作中出现错误，需要重新提取。2．提示：本实验提取的DNA粗制品中有可能含有蛋白质、脂质、多糖等杂质。3．提示：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)二苯胺最好现配现用，否则二苯胺变成浅蓝色，影响鉴定效果。
(六)练习与应用概念检测1．C2．A
拓展应用1．提示：迄今为止，在基因工程操作中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们可以识别DNA上特定的碱基序列并使特定部位的磷酸二酯键断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，可以将外源入侵的DNA降解。细菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过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。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA入侵。
相关课件
人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教课内容ppt课件： 这是一份人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教课内容ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识•夯实双基，生物体外转基因，遗传特性，生物类型，DNA分子，原核生物，核苷酸序列，磷酸二酯键，黏性末端，平末端等内容，欢迎下载使用。
高中人教版 (2019)第1节 重组DNA技术的基本工具课前预习课件ppt： 这是一份高中人教版 (2019)第1节 重组DNA技术的基本工具课前预习课件ppt，共17页。
高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具课文配套ppt课件： 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具课文配套ppt课件，共17页。
