2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 3.1.1重组DNA技术的基本工具 学案

1.1重组DNA技术的基本工具学习目标1、阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。基础梳理（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：____________外。（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.基因工程的诞生和发展基因工程的诞生（1）1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌转化实验证明了_________________，还证明了_____________________________________________________________。（2）1953年，沃森和克里克建立了___________________模型并提出了______________的假说。（3）1961年，尼伦伯格和马太破译了______________________________。（4）20世纪70年代初，___________酶、__________酶和________酶被相继发现，为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。（5）1973年，科学家证明_______可以作为基因工程的载体，构建___________，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。基因工程的发展（1）1982年，第一个基因工程药物——重组人胰岛素被批准上市。（2）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。（3）1985年，穆里斯等人发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段。（4）1990年，_____________计划启动。2003年，该计划的测序任务顺利完成。（5）21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本测定大量核酸序列，加速了人们对基因序列的了解。（6）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。DNA重组技术的基本工具限制性内切核酸酶（又称限制酶）——“分子手术刀”（1）来源：主要来自原核生物。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。（3）结果：产生黏性末端或平末端。（4）应用：EcoRI限制酶和SmaI限制酶识别的_________不同，切割位点不同（填“相同”或“不同”），说明限制酶具有_________。2.DNA连接酶——“分子缝合针”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_________。3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立于真核细胞的细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。质粒适于作基因运载体的特点（1）质粒分子上有一个至多个___________位点，供外源DNA片段插入其中。（2）携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制，或整合到__________上，随受体细胞DNA同步复制。（3）人工改造的质粒常带有__________，便于重组DNA分子的筛选。其他载体：噬菌体、_________等。随堂训练1.下列关于基因工程的叙述，不正确的是（）A.基因工程的原理是基因重组

B.运用基因工程技术，可使生物发生定向变异

C.是非同源染色体上非等位基因的自由组合

D.一种生物的基因转移到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容2.下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是（）A.用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B.限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大C.—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性内切核酸酶切出的黏性末端可用DNA连接酶连接D.只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒3.如图所示，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了变化，则X酶是（）A.DNA连接酶 B.RNA连接酶C.DNA聚合酶 D.限制性核酸内切酶4.下列关于质粒的说法正确的是（）A.质粒上需要有复制原点、启动子和终止子B.细菌的基因只存在于质粒上C.质粒是存在于拟核外的大型环状DNA分子D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一5.下面是四种不同质粒的示意图，其中ori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，箭头表示同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（）A. B. C. D.6.作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及其理由是（）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，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.对受体细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择

答案解析1.答案：C解析：基因工程又叫转基因技术，其原理是基因重组，A正确；基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，可发生定向变异，B正确；基因工程不是非同源染色体上非等位基因的自由组合，而是将一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，C错误，D正确。2.答案：B解析：用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，需要切割目的基因的两侧，又因DNA为双链结构，因此要断裂4个磷酸二酯键，即被水解的磷酸二酯键有4个，A错误；限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大，B正确；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性核酸内切酶切出的黏性末端不同，分别为—CATG和—CTAG，因此不能用DNA连接酶连接，C错误；用不同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，若产生的黏性末端相同，则也能形成重组质粒，D错误。3.答案：A解析：图中两个核苷酸片段都为粘性末端，经过x酶的作用拼接在一起，DNA连接酶能使两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，所以酶是DNA连接酶。4.答案：A解析：A、质粒是能够自主复制的环状DNA分子，其上有复制原点、启动子和终止子，A正确；B、细菌的基因主要位于拟核上，B错误；C、质粒是存在于拟核外的小型环状DNA分子，C错误：D、质粒是基因工程常用的运载体，不属于酶，D错误。故选A。5.答案：C解析：A质粒的ori被破坏，使该质粒无法自我复制，尽管tet和amp均保持完整，该细胞也不能在四环素培养基和氨苄青霉素培养基上生长，A错误；B质粒的tet和amp均保持完整，说明该细胞能在四环素培养基和氨苄青霉素培养基上生长，B错误；C质粒的tet保持完整，而amp被破坏，说明该细胞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，C正确；D质粒的tet被破坏，而amp保持完整，说明该细胞能在氨苄青霉素培养基上生长而不能在四环素培养基上生长，D错误。