高中生物同步備課系列【備學(xué)案】3.1 重組DNA技術(shù)的基本工具 導(dǎo)學(xué)案（學(xué)生版）-人教2019版選擇性必修3

第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具導(dǎo)學(xué)案【生命觀念】闡明重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。【科學(xué)探究】進(jìn)行DNA的粗提取與鑒定?！旧鐣?zé)任】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。【教學(xué)重點(diǎn)】1.重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。2.DNA的粗提取與鑒定?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1.基因工程載體需要具備的條件。2.DNA的粗提取與鑒定?；蚬こ淌侵赴凑杖藗兊脑竿?，通過______等技術(shù)，賦予生物新的__________，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的__________和__________。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(jì)和施工的，因此又叫作__________技術(shù)。（1）原理：__________。（2）操作水平：_________。（3）操作環(huán)境：_________。一、限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”1.來源：主要是從__________中分離純化出來的。2.作用：識別雙鏈DNA分子的特定__________，并且使每一條鏈中特定部位的____________斷開。3.作用部位：__________，限制酶只切割兩個核苷酸之間的__________。4.限制酶的命名：用生物屬名的頭一個字母與種加詞的頭兩個字母，組成了3個字母的略語，以此來表示這個酶是從哪種生物中分離出來的。例如，一種限制酶是從大腸桿菌（Escherichiacoli）的R型菌株分離來的，就用字母EcoR表示；如果它是從大腸桿菌R型菌株中分離出來的第一種限制酶，則進(jìn)一步表示成EcoRI?！舅伎肌磕隳芨鶕?jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？5.識別序列：大多數(shù)限制酶的識別序列由_____核苷酸組成，也有少數(shù)限制酶的識別序列由_____、_____或__________的核苷酸組成。限制酶所識別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)_______________，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的，稱為__________。6.切割結(jié)果：DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式——_____末端和_____末端。（1）實(shí)例1—EcoRⅠ限制酶：EcoRⅠ識別序列為__________，EcoRⅠ切割部位為_____之間的磷酸二酯鍵，形成__________。（2）實(shí)例2——SmaⅠ限制酶：SmaⅠ識別序列為__________，SmaⅠ切割部位為_____之間的磷酸二酯鍵，形成__________?！纠?】寫出下列限制酶切割形成的黏性末端二、DNA連接酶——“分子縫合針”1.作用：將兩個__________連接起來，恢復(fù)被限制酶切開的__________。注意：不是連接氫鍵（氫鍵的形成不需要酶的催化）。2.分類：種類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能特性相同點(diǎn)【思考】DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？種類DNA聚合酶DNA連接酶不同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)作用結(jié)果模板相同點(diǎn)3.DNA連接酶、DNA聚合酶、限制酶、解旋酶的比較種類作用底物作用部位形成產(chǎn)物DNA連接酶DNA聚合酶限制酶解旋酶三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”1.作用：將__________送入_____細(xì)胞。2.種類：質(zhì)粒、__________和_______________等。它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。最常用的載體——質(zhì)粒：一種裸露的、結(jié)構(gòu)_____、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有__________能力的_______________分子。3.作為載體需具備的條件（1）有一個至多個_______________，供____________________插入其中。（2）能在細(xì)胞中進(jìn)行__________或整合到__________上，隨受體DNA同步_____。（3）常有特殊的__________，便于重組DNA分子的篩選。如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。在基因工程操作中，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?！纠?】選用下圖載體將目的基因?qū)爰?xì)菌中并將含有目的基因的細(xì)菌篩選出來。（1）在培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中添加抗生素B，則應(yīng)該選擇的限制酶為__________。（2）在培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中添加抗生素A，則應(yīng)該選擇的限制酶為_____?！舅伎肌び懻摗ぶ亟MDNA分子】1.剪刀和透明膠條分別代表哪種“分子工具”？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？3.你插入的DNA片段能稱得上一個基因嗎？【探究·實(shí)踐·DNA的粗提取與鑒定】1.實(shí)驗(yàn)原理：（1）DNA不溶于_____，但某些蛋白質(zhì)溶于_____。（2）DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于_____mol/LNaCl溶液。（3）在一定溫度下，DNA遇__________試劑會呈現(xiàn)_____。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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)腳____或_____方法去除其他成分，對DNA進(jìn)行提取。3.方法步驟（1）_________：稱取約30g洋蔥切碎，放入研缽中，倒入10mL研磨液，充分研磨。也可以選擇香蕉、菠菜、菜花和豬肝等作為實(shí)驗(yàn)材料，提取DNA的方法可能稍有不同。（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_______。也可直接將研磨液倒入塑料離心管中，1500r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min，再取________放入燒杯中。（3）__________：在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的____溶液（體積分?jǐn)?shù)為____)，靜置2～3min，溶液中出現(xiàn)的白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?qū)⑷芤旱谷胨芰想x心管中，在10000r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min，棄上清液，將管底的沉淀物（粗提取的DNA)晾干。（4）__________：取兩支20mL的試管，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL。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4mL的__________試劑?；旌暇鶆蚝螅瑢⒃嚬苤糜赺____中加熱5min。待試管冷卻后，比較兩支試管中溶液顏色的變化?！窘Y(jié)果分析與評價】1.你提取出白色絲狀物或沉淀物了嗎？用二苯胺試劑鑒定的結(jié)果如何？2.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些雜質(zhì)嗎？3.與其他同學(xué)提取的DNA進(jìn)行比較，看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何不同，分析產(chǎn)生差異的原因?！菊n堂作業(yè)】1.限制酶和DNA連接酶是基因工程的工具酶，以下說法正確的是（）A.DNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵B.限制酶只能切割雙鏈DNA片段，不能切割煙草花葉病毒的核酸C.E.coliDNA連接酶既能連接黏性末端，也能連接平末端D.限制酶主要從原核生物中分離純化而來，所以也能剪切自身的DNA2.下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定的敘述，錯誤的是（）A.DNA析出過程中，攪拌操作要輕柔以防DNA斷裂B.預(yù)冷的乙醇溶液可用來粗提取DNAC.用二苯胺試劑鑒定DNA需要進(jìn)行水浴加熱D.鑒定DNA時，應(yīng)將絲狀物直接加入到二苯胺試劑中進(jìn)行沸水浴3.圖1為某種質(zhì)粒結(jié)構(gòu)簡圖，圖2表示某外源DNA上的目的基因，小箭頭所指分別為限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ、HindⅢ的酶切位點(diǎn)。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）A.在基因工程中若只用一種限制酶完成對質(zhì)粒和外源DNA的切割，則可選Eco