《创新课堂》第3章《基因工程》第1节 重组DNA技术的基本工具 课件-高中生物学选择性必修3（人教版）同步讲练测
文档属性
| 名称 | 《创新课堂》第3章《基因工程》第1节 重组DNA技术的基本工具 课件-高中生物学选择性必修3（人教版）同步讲练测 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 9.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-07 00:00:00 | ||
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文档简介
(共61张PPT)
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
[课标内容]
1．概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。2.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。3.活动：DNA的粗提取与鉴定。
课前 自主预习
PART
01
第一部分
一、基因工程
DNA分子
转基因
遗传特性
生物类型
基因重组
原核生物
数千
特定核苷酸序列
磷酸二酯键
黏性末端
平末端
磷酸二酯键
(2)类型
类型 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 ____________ ____________
两者 比较 E.coli DNA连接酶连接具有____________的DNA片段的效率要远远________________T4 DNA连接酶 大肠杆菌
T4噬菌体
平末端
低于
(2)常用载体——质粒
①本质：一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞 _______DNA之外，并具有_____________能力的____________________。
噬菌体
拟核
自我复制
环状双链DNA分子
自我复制
质粒
标记基因
(3)特点：不同载体的来源不同，在____________、____________、____________以及可以插入外源DNA片段的____________上也有很大差别。
大小
结构
复制方式
大小
三、DNA的粗提取与鉴定
蛋白质
2 mol/L
蓝色
(1)基因工程的原理是基因重组，此变异是定向的。( )
提示：√
(2)重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。( )
提示：× 工具酶为限制酶和DNA连接酶。
(3)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。( )
提示：× DNA连接酶可以连接目的基因与载体的磷酸二酸键，形成重组DNA。
(4)DNA连接酶能将断开的氢键连接起来。( )
提示：× DNA连接酶能恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
(5)在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。( )
提示：√
(6)洋葱研磨液经纱布过滤后，应在－4 ℃冰箱中放置几分钟。( )
提示：× 洋葱研磨液经纱布过滤后，应在4 ℃冰箱中放置几分钟。
【知识框架】
课堂 合作探究
PART
02
第二部分
核心点一 基因工程的基本工具——工具酶
[探究1] 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，它能够识别双链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。
(1)推断限制酶切割一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个末端？
提示：可断开2个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个末端(2个黏性末端或2个平末端)。
(2)黏性末端和平末端是如何形成的？限制酶的识别序列有什么特点？
提示：限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA两条链分别切开，形成黏性末端，而从识别序列的中心轴线处切开就产生平末端。识别序列的特点是呈现碱基互补对称，无论是几个核苷酸组成，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
(3)写出下列限制酶切割形成的黏性末端。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？
(4)图中的BamH Ⅰ 和Bgl Ⅱ 切割产生的两个黏性末端相互连接后，________(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别。
不能
[探究2] 回答下列与DNA连接酶有关的问题：
将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子是靠DNA连接酶完成的，因此DNA连接酶是基因工程的“分子缝合针”。
(1)DNA连接酶和限制酶的作用部位是否相同？
提示：相同。
(2)DNA连接酶和DNA聚合酶有什么不同？
提示：DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化单个脱氧核苷酸添加到已有脱氧核苷酸片段上，形成与模板链互补的DNA链，从而形成新的双链DNA分子；DNA连接酶是将具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。
1．限制酶的切割位置及结果
2．DNA连接酶的作用
E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶可将黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边扶手的断口连接起来。如下图所示：
(1)DNA连接酶的作用部位为①，恢复磷酸二酯键。
(2)磷酸二酯键指的是上图圆圈中的化学键，限制酶切割或DNA连接酶连接的是圆圈中的化学键，箭头指的化学键是解旋酶作用的氢键。
(3)与限制酶的关系
√
1．限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，下列说法正确的是( )
A．限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸
B．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNA
C．DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
D．T4 DNA连接酶只能连接黏性末端
解析：烟草花叶病毒的核酸为RNA，限制酶只能切割双链DNA片段而不能切割RNA，A正确；
限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，但是因为原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，所以限制酶不能剪切自身的DNA，B错误；
DNA连接酶连接的是两个DNA片段，C错误；
T4 DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端，D错误。
2．(2024·天津高二检测)下表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点(箭头表示相关酶的切割位点)。下图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是( )
限制酶 Alu Ⅰ BamH Ⅰ Sma Ⅰ Sau3A Ⅰ
识别序列及 切割位点
A．BamH Ⅰ切割的是氢键，Alu Ⅰ切割的是磷酸二酯键
B．Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ切割产生的黏性末端能够相连，连接后的片段还能被Sau3A Ⅰ切割
C．DNA连接酶能连接②⑤，不能连接②④
D．E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶都能连接①③，而T4 DNA连接酶的效率更低
√
解析：限制酶BamHⅠ与AluⅠ切割的均是磷酸二酯键，A错误；
②⑤的黏性末端相同，②④的黏性末端也相同，因此DNA连接酶能连接②⑤，也能连接②④，C错误；
E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶，D错误。
核心点二 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图思考并回答下列问题：
(1)所有载体都是质粒吗？为什么？
提示：不是。除了质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。
(2)可以将外源基因直接导入受体细胞吗？为什么？
提示：不可以。因为如果没有载体，外源基因导入受体细胞后无法稳定存在并进行自我复制和表达。
(3)质粒上的一些抗生素抗性基因有什么作用？
提示：作为标记基因，对重组DNA分子进行筛选，检测目的基因是否导入受体细胞。
(4)下图表示四种质粒，其中箭头所指部位为限制酶的切割位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适合作为载体的质粒是哪一种？说明理由。
提示：适合作为载体的质粒是①。由题图可知，质粒②上无标记基因，不适合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制酶的切割位点，使用该酶会破坏标记基因，故质粒③和④均不宜选作载体。
1．载体的比较：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，后者的实质是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。
2．载体需要加工：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。
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：将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，然后在培养基中加入该抗生素进行筛选。
(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，未被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选出来。
(4)原理如下图所示
1．(教材P74“概念检测”T2改编)下列有关基因工程中载体的说法，正确的是( )
A．被用作载体的质粒都是未经人工改造的天然质粒
B．切割DNA分子的酶可以作为将外源基因送入受体细胞的载体
C．质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA分子
D．作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因
√
解析：在基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；
切割DNA分子的酶为限制酶，不能作为载体，B错误；
质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子，C错误；
作为载体的质粒DNA分子上应有标记基因，以便于对重组DNA进行鉴定和选择，D正确。
2．(2024·广东湛江高二检测)某细菌质粒如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示中的a、b、c是外源基因插入位置，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( )
细菌 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A．①是c；②是b；③是a
B．①是a和b；②是a；③是b
C．①是a和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
√
解析：①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都没有被破坏，所以插入点是c；②细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因正常表达而四环素抗性基因被破坏，故插入点为b；③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被破坏而四环素抗性基因正常表达，故插入点为a，故A符合题意。
核心点三 DNA的粗提取与鉴定
结合教材P74“探究·实践”中的方法步骤探究以下问题：
(1)完成实验步骤中的相关内容
纱布
4
酒精
二苯胺
(2)结合以上步骤分析下列问题：
①实验过程要充分地搅拌和研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
②上清液中加入预冷的酒精溶液有何作用？
③实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？
④该实验进行了几次静置或离心？目的是什么？DNA是在上清液中还是在沉淀中？
提示：①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，导致看不到白色丝状物，最终用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色或蓝色很浅。
②DNA不溶于酒精，加入预冷的酒精溶液有利于DNA析出。
③搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并沿一个方向搅拌。玻璃棒沿着一个方向轻缓搅拌可防止丝状DNA破碎，使DNA完整地缠在玻璃棒上。
④2次。将DNA和杂质分子分开。第1次操作后，DNA存在于上清液中；第2次操作后，DNA存在于析出的白色丝状物或离心管管底的沉淀中。
1．(2023·广东选择考)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
√
解析：在DNA的粗提取与鉴定实验中，裂解的目的是通过研磨使细胞破裂，释放DNA等物质，A正确；
粗提取的DNA通过分离，可以去除混合物中的多糖、蛋白质等杂质，B正确；
根据DNA和蛋白质等杂质的溶解度差异，可通过多次沉淀来提高DNA的纯度，C正确；
鉴定DNA时，DNA溶液中加入二苯胺试剂后，混合均匀，再将试管置于沸水中加热一段时间，待试管冷却后可观察到溶液变蓝色，D错误。
2．(教材P74“方法步骤”改编)下图表示“DNA的粗提取与鉴定”实验中的部分操作步骤，相关说法正确的是( )
A．为避免颜色干扰，实验中不能采用
菠菜叶片作为实验材料
B．过程③所示操作中加入的试剂甲应
是0.14 mol/L的NaCl溶液
C．A组为对照组，B组为实验组，该实
验自变量为是否加入了DNA
D．过程④加入二苯胺试剂沸水浴后即可观察到较为明显的颜色反应
√
解析：加入酒精溶解色素后过滤，粗提取的DNA中不含叶绿素，用菠菜叶片作为实验材料不影响实验效果，A错误；
过程③所示操作中加入的试剂甲为2 mol/L的NaCl溶液，B错误；
教材中粗提取DNA的鉴定操作为取两支试管分别加入2 mol/L的NaCl溶液，在其中一支试管中加入丝状物或沉淀物(DNA)，然后向两支试管中同时加入二苯胺试剂进行沸水浴加热，故该实验的自变量为是否加入DNA，C正确；
向含DNA的NaCl溶液加入二苯胺试剂，沸水浴加热5 min，冷却后，才能观察到较为明显的颜色反应，D错误。
随堂 效果检测
PART
03
第三部分
√
1．下列有关基因工程诞生的说法，错误的是( )
A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的
B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能
C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据
D．基因工程必须在同物种间进行
解析：基因工程又叫重组DNA技术，是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，A项正确；
工具酶(限制酶和DNA连接酶)和载体的发现使基因工程的实施成为可能，B项正确；
编码氨基酸的遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工程直接相关，C项正确；
质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，可将外源基因导入受体细胞，打破了物种间的生殖隔离，实现物种间的基因交流，D项错误。
√
2．(教材P74“概念检测”T1改编)DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是( )
A．将碱基、脱氧核糖、磷酸连接起来
B．在基因工程中只作用于两个黏性末端
C．与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同
D．用于DNA复制时母链与子链间形成氢键
解析：DNA连接酶的作用是在两个相邻核苷酸的磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，A、D错误；
DNA连接酶在基因工程中作用于两个黏性末端或两个平末端，B错误；
DNA连接酶与DNA聚合酶作用的部位相同，均在磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，作用对象不同，DNA连接酶作用于DNA片段，DNA聚合酶作用于单个游离的脱氧核苷酸，C正确。
√
3．(教材P71图3－2改编)根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是( )
A．DNA连接酶可以连接b处
B．DNA聚合酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处断裂
D．限制酶可以切断a处
解析：DNA连接酶连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键，而b处是氢键，A错误；
DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键(a处)，B正确；
解旋酶能解开DNA分子的双螺旋结构，使氢键(b处)断裂，C正确；
限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键(a处)，其中限制酶可以切断a处，D正确。
4．(2024·天津高二月考)下表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＝G或A。
A．一种限制酶可能识别不止一种核苷酸序列
B．限制酶切割后一定形成黏性末端
C．不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同
D．限制酶的切割位点都在识别序列内部
√
解析：HincⅡ的识别序列为—GTYRAC—，其中Y＝C或T，R＝G或A，则其识别序列可能为—GTCGAC—、—GTTAAC—，由此可知，一种限制酶可能识别不止一种核苷酸序列，A正确；
限制酶切割后可能形成黏性末端，也可能形成平末端，B错误；
不同限制酶切割DNA分子后可能形成相同的黏性末端，C错误；
限制酶的切割位点可能在识别序列内部，也可能在识别序列外部，如Sau3A Ⅰ的切割位点，D错误。
5．DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因(如下图甲)插入适宜的质粒(如下图乙)中得到的重组DNA分子，将其导入人体内，其在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体产生免疫反应。可选择的限制酶分别是Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ 和Sau3A Ⅰ。下列分析错误的是( )
A．构建DNA疫苗时，可用Bgl Ⅱ 和
Sau3A Ⅰ切割目的基因和质粒
B．若用EcoRⅠ切割质粒，产生的
DNA片段具有黏性末端
C．用EcoRⅠ切割目的基因和质粒，
再用DNA连接酶连接，会产生多种连接产物
D．图乙质粒用EcoRⅠ切割前后，分别含有2个和4个游离的磷酸基团
√
解析：分析题图可知，外源DNA分子和质粒上都含有3种限制酶(Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ)的切割位点，为了防止目的基因和质粒自身环化以及两者之间的反向连接，构建DNA疫苗时，可用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和质粒，A正确；
用EcoR Ⅰ切割后获得的是黏性末端，B正确；
用EcoR Ⅰ切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶连接，能产生多种连接产物，如目的基因自身环化、质粒自身环化、目的基因与质粒正向连接、目的基因与质粒反向连接等，C正确；
题图乙质粒用EcoR Ⅰ切割前为环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，切割后为链状DNA分子，含有2个游离的磷酸基团，D错误。
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
[课标内容]
1．概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。2.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。3.活动：DNA的粗提取与鉴定。
课前 自主预习
PART
01
第一部分
一、基因工程
DNA分子
转基因
遗传特性
生物类型
基因重组
原核生物
数千
特定核苷酸序列
磷酸二酯键
黏性末端
平末端
磷酸二酯键
(2)类型
类型 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 ____________ ____________
两者 比较 E.coli DNA连接酶连接具有____________的DNA片段的效率要远远________________T4 DNA连接酶 大肠杆菌
T4噬菌体
平末端
低于
(2)常用载体——质粒
①本质：一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞 _______DNA之外，并具有_____________能力的____________________。
噬菌体
拟核
自我复制
环状双链DNA分子
自我复制
质粒
标记基因
(3)特点：不同载体的来源不同，在____________、____________、____________以及可以插入外源DNA片段的____________上也有很大差别。
大小
结构
复制方式
大小
三、DNA的粗提取与鉴定
蛋白质
2 mol/L
蓝色
(1)基因工程的原理是基因重组，此变异是定向的。( )
提示：√
(2)重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。( )
提示：× 工具酶为限制酶和DNA连接酶。
(3)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。( )
提示：× DNA连接酶可以连接目的基因与载体的磷酸二酸键，形成重组DNA。
(4)DNA连接酶能将断开的氢键连接起来。( )
提示：× DNA连接酶能恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
(5)在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。( )
提示：√
(6)洋葱研磨液经纱布过滤后，应在－4 ℃冰箱中放置几分钟。( )
提示：× 洋葱研磨液经纱布过滤后，应在4 ℃冰箱中放置几分钟。
【知识框架】
课堂 合作探究
PART
02
第二部分
核心点一 基因工程的基本工具——工具酶
[探究1] 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，它能够识别双链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。
(1)推断限制酶切割一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个末端？
提示：可断开2个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个末端(2个黏性末端或2个平末端)。
(2)黏性末端和平末端是如何形成的？限制酶的识别序列有什么特点？
提示：限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA两条链分别切开，形成黏性末端，而从识别序列的中心轴线处切开就产生平末端。识别序列的特点是呈现碱基互补对称，无论是几个核苷酸组成，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
(3)写出下列限制酶切割形成的黏性末端。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？
(4)图中的BamH Ⅰ 和Bgl Ⅱ 切割产生的两个黏性末端相互连接后，________(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别。
不能
[探究2] 回答下列与DNA连接酶有关的问题：
将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子是靠DNA连接酶完成的，因此DNA连接酶是基因工程的“分子缝合针”。
(1)DNA连接酶和限制酶的作用部位是否相同？
提示：相同。
(2)DNA连接酶和DNA聚合酶有什么不同？
提示：DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化单个脱氧核苷酸添加到已有脱氧核苷酸片段上，形成与模板链互补的DNA链，从而形成新的双链DNA分子；DNA连接酶是将具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。
1．限制酶的切割位置及结果
2．DNA连接酶的作用
E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶可将黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边扶手的断口连接起来。如下图所示：
(1)DNA连接酶的作用部位为①，恢复磷酸二酯键。
(2)磷酸二酯键指的是上图圆圈中的化学键，限制酶切割或DNA连接酶连接的是圆圈中的化学键，箭头指的化学键是解旋酶作用的氢键。
(3)与限制酶的关系
√
1．限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，下列说法正确的是( )
A．限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸
B．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNA
C．DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
D．T4 DNA连接酶只能连接黏性末端
解析：烟草花叶病毒的核酸为RNA，限制酶只能切割双链DNA片段而不能切割RNA，A正确；
限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，但是因为原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，所以限制酶不能剪切自身的DNA，B错误；
DNA连接酶连接的是两个DNA片段，C错误；
T4 DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端，D错误。
2．(2024·天津高二检测)下表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点(箭头表示相关酶的切割位点)。下图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是( )
限制酶 Alu Ⅰ BamH Ⅰ Sma Ⅰ Sau3A Ⅰ
识别序列及 切割位点
A．BamH Ⅰ切割的是氢键，Alu Ⅰ切割的是磷酸二酯键
B．Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ切割产生的黏性末端能够相连，连接后的片段还能被Sau3A Ⅰ切割
C．DNA连接酶能连接②⑤，不能连接②④
D．E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶都能连接①③，而T4 DNA连接酶的效率更低
√
解析：限制酶BamHⅠ与AluⅠ切割的均是磷酸二酯键，A错误；
②⑤的黏性末端相同，②④的黏性末端也相同，因此DNA连接酶能连接②⑤，也能连接②④，C错误；
E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶，D错误。
核心点二 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图思考并回答下列问题：
(1)所有载体都是质粒吗？为什么？
提示：不是。除了质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。
(2)可以将外源基因直接导入受体细胞吗？为什么？
提示：不可以。因为如果没有载体，外源基因导入受体细胞后无法稳定存在并进行自我复制和表达。
(3)质粒上的一些抗生素抗性基因有什么作用？
提示：作为标记基因，对重组DNA分子进行筛选，检测目的基因是否导入受体细胞。
(4)下图表示四种质粒，其中箭头所指部位为限制酶的切割位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适合作为载体的质粒是哪一种？说明理由。
提示：适合作为载体的质粒是①。由题图可知，质粒②上无标记基因，不适合作为载体；质粒③和④的标记基因上都有限制酶的切割位点，使用该酶会破坏标记基因，故质粒③和④均不宜选作载体。
1．载体的比较：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，后者的实质是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。
2．载体需要加工：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。
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：将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，然后在培养基中加入该抗生素进行筛选。
(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，未被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛选出来。
(4)原理如下图所示
1．(教材P74“概念检测”T2改编)下列有关基因工程中载体的说法，正确的是( )
A．被用作载体的质粒都是未经人工改造的天然质粒
B．切割DNA分子的酶可以作为将外源基因送入受体细胞的载体
C．质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA分子
D．作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因
√
解析：在基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；
切割DNA分子的酶为限制酶，不能作为载体，B错误；
质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子，C错误；
作为载体的质粒DNA分子上应有标记基因，以便于对重组DNA进行鉴定和选择，D正确。
2．(2024·广东湛江高二检测)某细菌质粒如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示中的a、b、c是外源基因插入位置，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( )
细菌 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A．①是c；②是b；③是a
B．①是a和b；②是a；③是b
C．①是a和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
√
解析：①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都没有被破坏，所以插入点是c；②细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因正常表达而四环素抗性基因被破坏，故插入点为b；③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被破坏而四环素抗性基因正常表达，故插入点为a，故A符合题意。
核心点三 DNA的粗提取与鉴定
结合教材P74“探究·实践”中的方法步骤探究以下问题：
(1)完成实验步骤中的相关内容
纱布
4
酒精
二苯胺
(2)结合以上步骤分析下列问题：
①实验过程要充分地搅拌和研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
②上清液中加入预冷的酒精溶液有何作用？
③实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？
④该实验进行了几次静置或离心？目的是什么？DNA是在上清液中还是在沉淀中？
提示：①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，导致看不到白色丝状物，最终用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色或蓝色很浅。
②DNA不溶于酒精，加入预冷的酒精溶液有利于DNA析出。
③搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并沿一个方向搅拌。玻璃棒沿着一个方向轻缓搅拌可防止丝状DNA破碎，使DNA完整地缠在玻璃棒上。
④2次。将DNA和杂质分子分开。第1次操作后，DNA存在于上清液中；第2次操作后，DNA存在于析出的白色丝状物或离心管管底的沉淀中。
1．(2023·广东选择考)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
√
解析：在DNA的粗提取与鉴定实验中，裂解的目的是通过研磨使细胞破裂，释放DNA等物质，A正确；
粗提取的DNA通过分离，可以去除混合物中的多糖、蛋白质等杂质，B正确；
根据DNA和蛋白质等杂质的溶解度差异，可通过多次沉淀来提高DNA的纯度，C正确；
鉴定DNA时，DNA溶液中加入二苯胺试剂后，混合均匀，再将试管置于沸水中加热一段时间，待试管冷却后可观察到溶液变蓝色，D错误。
2．(教材P74“方法步骤”改编)下图表示“DNA的粗提取与鉴定”实验中的部分操作步骤，相关说法正确的是( )
A．为避免颜色干扰，实验中不能采用
菠菜叶片作为实验材料
B．过程③所示操作中加入的试剂甲应
是0.14 mol/L的NaCl溶液
C．A组为对照组，B组为实验组，该实
验自变量为是否加入了DNA
D．过程④加入二苯胺试剂沸水浴后即可观察到较为明显的颜色反应
√
解析：加入酒精溶解色素后过滤，粗提取的DNA中不含叶绿素，用菠菜叶片作为实验材料不影响实验效果，A错误；
过程③所示操作中加入的试剂甲为2 mol/L的NaCl溶液，B错误；
教材中粗提取DNA的鉴定操作为取两支试管分别加入2 mol/L的NaCl溶液，在其中一支试管中加入丝状物或沉淀物(DNA)，然后向两支试管中同时加入二苯胺试剂进行沸水浴加热，故该实验的自变量为是否加入DNA，C正确；
向含DNA的NaCl溶液加入二苯胺试剂，沸水浴加热5 min，冷却后，才能观察到较为明显的颜色反应，D错误。
随堂 效果检测
PART
03
第三部分
√
1．下列有关基因工程诞生的说法，错误的是( )
A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的
B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能
C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据
D．基因工程必须在同物种间进行
解析：基因工程又叫重组DNA技术，是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，A项正确；
工具酶(限制酶和DNA连接酶)和载体的发现使基因工程的实施成为可能，B项正确；
编码氨基酸的遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工程直接相关，C项正确；
质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，可将外源基因导入受体细胞，打破了物种间的生殖隔离，实现物种间的基因交流，D项错误。
√
2．(教材P74“概念检测”T1改编)DNA连接酶是重组DNA技术常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是( )
A．将碱基、脱氧核糖、磷酸连接起来
B．在基因工程中只作用于两个黏性末端
C．与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同
D．用于DNA复制时母链与子链间形成氢键
解析：DNA连接酶的作用是在两个相邻核苷酸的磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，A、D错误；
DNA连接酶在基因工程中作用于两个黏性末端或两个平末端，B错误；
DNA连接酶与DNA聚合酶作用的部位相同，均在磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，作用对象不同，DNA连接酶作用于DNA片段，DNA聚合酶作用于单个游离的脱氧核苷酸，C正确。
√
3．(教材P71图3－2改编)根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是( )
A．DNA连接酶可以连接b处
B．DNA聚合酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处断裂
D．限制酶可以切断a处
解析：DNA连接酶连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键，而b处是氢键，A错误；
DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，形成磷酸二酯键(a处)，B正确；
解旋酶能解开DNA分子的双螺旋结构，使氢键(b处)断裂，C正确；
限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键(a处)，其中限制酶可以切断a处，D正确。
4．(2024·天津高二月考)下表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＝G或A。
A．一种限制酶可能识别不止一种核苷酸序列
B．限制酶切割后一定形成黏性末端
C．不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同
D．限制酶的切割位点都在识别序列内部
√
解析：HincⅡ的识别序列为—GTYRAC—，其中Y＝C或T，R＝G或A，则其识别序列可能为—GTCGAC—、—GTTAAC—，由此可知，一种限制酶可能识别不止一种核苷酸序列，A正确；
限制酶切割后可能形成黏性末端，也可能形成平末端，B错误；
不同限制酶切割DNA分子后可能形成相同的黏性末端，C错误；
限制酶的切割位点可能在识别序列内部，也可能在识别序列外部，如Sau3A Ⅰ的切割位点，D错误。
5．DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因(如下图甲)插入适宜的质粒(如下图乙)中得到的重组DNA分子，将其导入人体内，其在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体产生免疫反应。可选择的限制酶分别是Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ 和Sau3A Ⅰ。下列分析错误的是( )
A．构建DNA疫苗时，可用Bgl Ⅱ 和
Sau3A Ⅰ切割目的基因和质粒
B．若用EcoRⅠ切割质粒，产生的
DNA片段具有黏性末端
C．用EcoRⅠ切割目的基因和质粒，
再用DNA连接酶连接，会产生多种连接产物
D．图乙质粒用EcoRⅠ切割前后，分别含有2个和4个游离的磷酸基团
√
解析：分析题图可知，外源DNA分子和质粒上都含有3种限制酶(Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ)的切割位点，为了防止目的基因和质粒自身环化以及两者之间的反向连接，构建DNA疫苗时，可用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和质粒，A正确；
用EcoR Ⅰ切割后获得的是黏性末端，B正确；
用EcoR Ⅰ切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶连接，能产生多种连接产物，如目的基因自身环化、质粒自身环化、目的基因与质粒正向连接、目的基因与质粒反向连接等，C正确；
题图乙质粒用EcoR Ⅰ切割前为环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，切割后为链状DNA分子，含有2个游离的磷酸基团，D错误。