資源簡介

3.1 重組DNA技術(shù)的工具學(xué)案
班級： 姓名：
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
闡明重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。
認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。
進(jìn)行DNA的粗提取和鑒定。
基礎(chǔ)學(xué)習(xí)
基因工程：
基因工程是指按照人們的愿望，通過 等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物 和生物 。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在 水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，因此又叫作 。
(1)操作環(huán)境： ；
(2)操作技術(shù)： 等技術(shù)；
(3)操作結(jié)果：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品；
(4)操作水平：　　　　　水平；
(4)操作對象：　　　　　；
(5)遺傳學(xué)原理 。
基因工程誕生的理論基礎(chǔ)：
1、不同生物的基因為什么能拼接？
(1)DNA的基本組成單位都是　　　　　　　　　　。
(2)DNA分子都遵循　　　　　　　　　　。
(3)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的　　　　　 。
2、外源基因為什么能在受體細(xì)胞中表達(dá)？
(1)基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位。
(2)遺傳信息的傳遞都遵循　　　　　。
(3)生物界共用一套　　　　　。
一、限制性內(nèi)切核酸酶—“分子手術(shù)刀”
1.概念：切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，又稱限制酶。
（合成場所： ；合成原料： 。限制酶不是一種酶，而是一類酶）
2．來源：主要從 生物中分離純化出來的。
根據(jù)你所掌握的知識你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么？
切割外源DNA使之失效，以保證自身安全。
3.作用特點：識別 DNA分子的特定 序列，并且使每一條鏈中特定部位的 。
4.作用結(jié)果：產(chǎn)生 或 。
（酶切一次，斷開 個磷酸二酯鍵；產(chǎn)生 個黏性末端或平末端。）
二、DNA連接酶—“分子縫合針”
1.概念：能夠?qū)蓚€ 連接起來的酶，稱之為DNA連接酶。
2.實質(zhì)：恢復(fù)被限制酶切開的 （作用部位）。
3.DNA連接酶的種類和特點。
DNA連接酶和DNA聚合酶的比較
比較項目 DNA連接酶 DNA聚合酶
相同點 作用實質(zhì) 都能催化形成
不 同 點 模板 不需要 需要DNA的 條鏈作模板
作用 在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵
作用結(jié)果 形成完整的重組DNA分子 形成DNA的一條鏈
用途 基因工程 DNA復(fù)制
幾種相關(guān)酶的比較
名稱 作用部位 作用結(jié)果
限制酶 磷酸二酯鍵 將DNA切成兩個片段
DNA連接酶 磷酸二酯鍵 將兩個DNA片段連接為一個DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯鍵 將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端
DNA(水解)酶 磷酸二酯鍵 將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸
解旋酶 堿基對之間的氫鍵 將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈
三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體—“分子運輸車”
1.作用：將外源基因送入受體細(xì)胞，在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量 。
2.種類： 、動植物病毒、噬菌體。
3.條件：
(1)具有 ，供外源DNA片段插入其中。
(2)能在受體細(xì)胞中進(jìn)行 ，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。
(3)具有 （如四環(huán)素抗性基因，氨芐青霉素抗性基因），便于重組DNA分子的篩選。
真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過 的。
思考·討論 重組DNA分子
1. 剪刀和透明膠條分別代表哪種“分子工具” ？
剪刀代表限制酶；透明膠條代表DNA連接酶。
2. 你制作的黏性末端的堿基能不能互補(bǔ)配對？如果不能，可能是什么原因造成的？
如果制作的黏性末端的堿基不能互補(bǔ)配對可能是剪切位點或連接位點選得不對，也可能是其他原因。
3. 你插入的DNA片段能稱得上一個基因嗎？
不能，因為基因的長度一般在100個堿基對以上。
探究·實踐 DNA的粗提取與鑒定
1．原理
(1)提取思路
DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面存在差異，可以利用這些差異，選用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)方法對它們進(jìn)行提取。
(2)提取原理
①DNA不溶于 ，但某些蛋白質(zhì)溶于 。利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。
②DNA在不同濃度的NaCl溶液中 不同，它能溶于 的NaCl溶液。
(3)鑒定原理
在一定溫度下，DNA遇 試劑會呈現(xiàn) 色。
2．DNA粗提取的實驗過程
(1)稱取約30 g洋蔥，切碎，然后放入研缽中，倒入10 mL ，充分研磨。
(2)在漏斗中墊上紗布，將洋蔥研磨液過濾到燒杯中，在4℃冰箱中放置幾分鐘后，再取 。也可以直接將研磨液倒入塑料離心管中，在1 500 r/min的轉(zhuǎn)速下離心5 min，再取 放入燒杯中。
(3)在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)為 溶液，靜置2～3 min，溶液中出現(xiàn)的 色絲狀物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一個方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去上面的水分；或者將溶液倒入塑料離心管中，在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心5 min，棄 ，將管底的 (粗提取的DNA)晾干。
3．DNA的鑒定
取兩支20 mL的試管，各加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL。將絲狀物或沉淀物溶于其中一支試管的NaCl溶液中。然后，向兩支試管中各加入4 mL的二苯胺試劑。混合均勻后，將試管置于沸水中加熱5 min。待試管冷卻后，比較兩支試管中溶液顏色的變化。
【習(xí)題鞏固】
1．下列關(guān)于限制酶的說法，正確的是(　　)
A．限制酶廣泛存在于各種生物中，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)
B．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端
D．限制酶均特異性地識別含6個核苷酸的序列
2．下列有關(guān)限制性內(nèi)切核酸酶的敘述中錯誤的是(　　)
A．用限制酶從一個DNA分子中部獲取一個目的基因時，4個磷酸二酯鍵斷裂
B．限制酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的幾率就越小
C．—CATG↓—和—G↓GATCC－序列被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)相同
D．用不同的限制酶處理含目的基因的片段和質(zhì)粒，也可能形成重組質(zhì)粒
3．下列關(guān)于載體的敘述中，錯誤的是(　　)
A．載體與目的基因結(jié)合后，實質(zhì)上就是一個重組DNA分子
B．對某種限制酶而言，載體最好只有一個切點，但還要有其他多種酶的切點
C．目前常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒
D．載體具有某些標(biāo)記基因，便于對其進(jìn)行切割
4．下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是(　　)
A．在進(jìn)行基因工程操作中，被用作載體的質(zhì)粒都是天然質(zhì)粒
B．質(zhì)粒上堿基之間數(shù)量存在A＋G＝U＋C
C．質(zhì)粒是一種獨立于細(xì)菌擬核DNA之外的鏈狀DNA分子
D．質(zhì)粒DNA分子上應(yīng)有對重組DNA進(jìn)行鑒定和選擇的標(biāo)記基因
5．基因工程技術(shù)引起的生物變異屬于(　　)
A．染色體變異　　　 B．基因突變
C．基因重組 D．不遺傳的變異
6．據(jù)圖分析，下列有關(guān)酶的功能的敘述不正確的是(　　)
A．限制酶可以切斷a處
B．DNA聚合酶可以連接a處
C．解旋酶可以切斷b處
D．DNA連接酶可以連接c處
7．DNA連接酶是重組DNA技術(shù)中常用的一種工具酶。下列相關(guān)敘述正確的是
A．能連接DNA分子雙鏈堿基對之間的氫鍵
B．能將單個脫氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵
C．能連接用同種限制酶切開的兩條DNA片段，重新形成磷酸二酯鍵
D．DNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端

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