2026届新高考生物冲刺复习基因工程的基本工具

2026届新高考生物冲刺复习基因工程的基本工具Never目标要求1.理解基因工程的概念。2.阐明重组DNA技术三种基本工具的作用。原理基因工程的工具基因工程概述DNA连接酶载体作用类型种类条件理论基础精子获能结果作用单酶切和双酶切限制酶来源思维导图

考点一重组DNA技术的基本工具是指按照人们的愿望，通过

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

水平上进行设计和施工的，因此又叫：

。体外环境基因分子水平基因重组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定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍1.操作环境：2.原理：3.操作对象：4.操作水平：5.结果：6.意义：转基因重组DNA技术DNA分子一、基因过程Q1：为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？（拼接的基础）①DNA分子的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；②空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。③都遵循碱基互补配对原则。DNA立体结构DNA平面结构CH2

HOHHHHH碱基

磷酸

5’4’3’2’1’脱氧核糖Q2：为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？

（表达的基础）①基因是控制生物性状的独立遗传单位。相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质，同一蛋白质在不同细胞中的功能相同。③生物界共用一套遗传密码。DNARNA蛋白质转录翻译复制②基因的表达过程相同：中心法则。“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”重组DNA技术的基本工具剪接运准确切割DNA分子将DNA片段连接起来将体外重组好的DNA分子导入受体细胞二、重组DNA技术的基本工具来源：特点：结果：主要是从原核生物中分离纯化来的识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。②产生平末端①产生黏性末端黏性末端GCAATTTATACG5'3'3'5'GCTTAAAATTCG平末端CGCCGGGCGCGC1.限制性内切核酸酶（限制酶）——“分子手术刀”酶的专一性一般为6个核苷酸；少数为4个、8个或其他数量。识别序列的特点:两条单链从5´—3´的碱基排列顺序是一样的，即回文序列。1.要想获得目的基因需要限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？2.(源于选必3P74“拓展应用”)限制酶不切割原核生物本身DNA分子的原因：要切两个切口，产生四个黏性末端3.(源于选择性必修3P71“旁栏思考”)原核生物中存在限制酶的意义：原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。当遭受外源DNA(如噬菌体)的入侵时，限制酶可切割外源DNA使之失效，以保证自身安全。课堂随思1.写出下列限制酶切割形成的黏性末端BamHⅠ:EcoRⅠ:Hind

Ⅲ:BglⅡ:GATCAATTAGCTGATC同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？相同可能会相同课堂随练2.请结合右图，推断EcoRⅠ限制酶

切一次可断开

个磷酸二酯键，

产生

个游离的磷酸基团，

消耗

分子水，

产生

个黏性末端。

2222AAATTTCTAGATATCG3.要想获得目的基因需要限制酶切几个切口？

可产生几个黏性末端？

产生几个游离的磷酸基团？要切两个切口，产生四个黏性末端，产生四个游离的磷酸基团。课堂随练拓展：限制酶的选择1.不破坏目的基因：应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶

如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。2.保留标记基因、启动子、终止子、复制原点：所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。3.确保目的基因与质粒出现相同黏性末端：一般选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和方向连接，需要选择在目的基因所在序列和载体上都存在切割位点的两种不同的限制酶，对目的基因所在序列和载体进行剪切，即“双酶切法”。如选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。4.确保目的基因能表达：

选择切割位点位于启动子和终止子之间的限制酶，如选择KpnⅠ和PstⅠ。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。可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，2.DNA连接酶——“分子缝合针”种类来源作用差别E.coliDNA连接酶连接平末端时效率远低于T4DNA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。均能连接平末端和粘性末端。E.coli

DNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体拓展：几种DNA相关酶的关系和比较1.限制酶与DNA连接酶的关系：2.DNA连接酶与DNA聚合酶的关系：相同点——作用位点都在磷酸二酯键不同点——DNA聚合酶DNA连接酶DNA连接酶DNA聚合酶：单个核苷酸与DNA片段DNA连接酶：DNA片段与DNA片段DNA聚合酶作用需要模板，而DNA连接酶不需要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DNA复制、基因工程DNA复制、基因工程在两个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，形成磷酸二酯键DNA连接酶vsDNA聚合酶项目DNA连接酶限制酶DNA聚合酶解旋酶DNA酶作用部位作用对象作用结果磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键氢键DNA片段DNA单个的脱氧核苷酸DNADNA将两个DNA片段连接成完整的DNA分子切割双链DNA分子将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端将双链DNA分子局部解旋为单链DNA连接酶、限制酶、DNA聚合酶、解旋酶、DNA酶的比较限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶DNA水解酶1.以下酶分别代表哪种酶？课堂随练（1）作用：将目的基因送入受体细胞

在受体细胞内对目的基因进行大量复制（2）最常用的载体——质粒质粒：一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞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。大肠杆菌细胞拟核DNA质粒思考：质粒有___个游离的磷酸基团03.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（动植物病毒）（3）运载体需具备的条件目的基因插入位点①有一个至多个限制酶切割位点，

便于插入（携带）目的基因；复制原点②在受体细胞中稳定存在并能自我复

制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制；标记基因③具有标记基因，便于筛选含有重组DNA

分子的细胞；抗性基因或荧光蛋白基因④对受体细胞无害、易分离。（4）标记基因的筛选原理重组DNA导入受体细胞不是100%，而且导入率较低导入重组质粒的受体细胞存活并繁殖1.下图1表示某DNA片段及限制酶酶切位点，用限制酶XhoⅠ和SalⅠ分别处理该DNA片段后，酶切产物电泳分离的结果如图2所示。下列叙述错误的是(

)A．不同的限制酶切割DNA后形成的黏性末端可能相同B．限制酶XhoⅠ与限制酶SalⅠ识别的核苷酸序列不同C．泳道①②分别是限制酶XhoⅠ和限制酶SalⅠ处理得到的产物D．用限制酶XhoⅠ和限制酶SalⅠ同时处理该DNA片段，可得到6种电泳产物C课堂随练2.图1表示某种DNA分子上的多种限制酶切割位点，图2表示EcoRⅠ、BamHⅠ、Sau3AⅠ三种限制酶识别序列和切割位点，下列相关叙述错误的是(

)

A．获取该目的基因可采用EcoRⅠ

和BamHⅠ

进行酶切B．图2所示的三种限制酶使特定碱基序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开C．可以用Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切该DNA分子，产生不同的黏性末端D．能被Sau3AⅠ切割的序列不一定能被BamHⅠ切割C课堂随练3.(2023·湖北)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体(重组质粒)，并转化到受体菌中。下列叙述错误的是(

)A.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同B.若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落D课堂随练E.coliDNA连接酶③

有一个至多个限制酶切割位点质粒、噬菌体、动植物病毒作用部位：种类DNA连接酶切开DNA分子的磷酸二酯键主要存在于原核生物中具有专一性（能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列）T4DNA连接酶①

对受体细胞无害②

能自我复制或整合到宿主DNA上。④

常有特殊的标记基因运载工具条件种类：磷酸二酯键限制酶作用部位：来源：特点：作用结果：产生黏性末端或平末端重组DNA技术的基本工具

考点二DNA的粗提取与鉴定1．提取DNA的原理2．鉴定DNA的原理（1）DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。（2）DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/LNaCl溶液。0.14mol/LNaCl溶液溶解度最低某种蛋白质的溶解度在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。

实验组空白对照组变蓝不变蓝一、实验原理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。1.选材：Q1：能否选用牛、羊、马、猪等哺乳动物的红细胞做实验材料？不能哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，几乎不含DNA。Q2：能否选用鸡血细胞做实验材料？能二、材料用具鸡是鸟类动物2．试剂研磨液体积分数为95%的酒精2mol/L的NaCl溶液二苯胺试剂蒸馏水溶解并提取DNA溶解蛋白质等，析出DNA溶解DNA鉴定DNA，要现配现用3.方法步骤取材研磨过

滤DNA析出DNA鉴定称取30g洋葱，切碎，放入研钵中，倒入10mL研磨液，充分研磨。破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中防止研磨时产生的热量影响DNA的提取量(1)研磨的目的：(2)研磨时间不宜太长：研磨液成分作用SDS(洗涤剂)EDTATris-HCl缓冲液使蛋白质变性抑制DNA酶维持pH稳定取材研磨过

滤DNA析出DNA鉴定方法一：在漏斗中垫上

过滤研磨液，4℃冰箱中静置后取

；方法二：将研磨液倒入塑料离心管中离心，取

。纱布上清液上清液Q1：过滤的纱布能用滤纸代替吗？不可以，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失。Q2：上清液中除DNA之外，可能含有哪些杂质？可能含有核蛋白、多糖等杂质DNA析出DNA鉴定取材研磨过

滤Q1：此步骤的目的是？使蛋白质等溶解在酒精中，DNA不溶于酒精而析出。Q2：酒精预冷的作用？①可抑制核酸水解酶的活性，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。Q3：为什么搅拌时应轻缓、并沿一个方向目的？减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子在上清液中加入体积相等的

溶液,静置2~3min，溶液中出现的

就是粗提取的DNA。预冷的酒精白色丝状物实验组对照组沸水浴加热DNA析出DNA鉴定取材研磨过

滤加入2mol/L氯化钠溶液不加入丝状物加入4ml二苯胺试剂加入2mol/L氯化钠溶液加入丝状物加入4ml二苯胺试剂将丝状物或沉淀物溶于

溶液中，加入

试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。二苯胺2mol/L的NaCl1.选什么样的材料实验更易成功？用洋葱做材料，为什么要充分研磨？2.猪血和鸡血，哪个适合用作提取DNA的材料？操作时如何防止血液凝固？3.如果用鸡血动物细胞做材料，也需要研磨裂解释放细胞中的DNA吗？猪血（哺乳动物的成熟红细胞）无细胞核，不适合；鸡血中红细胞有核DNA，且核DNA的量较多，适合.含DNA的生物材料都可以，选取DNA含量相对较高的生物组织，成功率更大。充分研磨，可以破坏细胞壁，裂解细胞，释放DNA。加入清水，让细胞吸水胀破，释放DNA。思考与讨论：鸡血中加入柠檬酸钠，可防止血液凝固。4.有时会在DNA滤液中添加嫩肉粉（木瓜蛋白酶），这样有什么好处？利用蛋白酶分解杂质蛋白，不分解DNA，有利于DNA与蛋白质分开。4.进一步探究如何利用NaCl溶液进一步提纯DNA？提示：DNA能溶于2mol/LNaCl溶液，在0.14mol/LNaCl溶液溶解度最低操作1：得到的DNA粗提取物（丝状物或沉淀）加入2mol/L的NaCl溶液溶解，过滤，取滤液（DNA提取液）。目的：溶解DNA，除掉高盐溶液中不能溶解的杂质，提纯DNA液。操作2：上述得到的DNA提取液，缓缓加入蒸馏水，调节NaCl溶液的浓度为0.14mol/L，玻璃棒