2025年高考生物总复习考点梳理第54课时基因工程的基本工具和基本操作程序(含DNA的粗提取).docx
第54课时基因工程的基本工具和基本操作程序(含DNA的粗提取)
课标要求
1.概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科的基础上发展起来的。2.阐明重组DNA技术的三种基本工具。3.DNA的粗提取与鉴定。4.阐明基因工程的基本操作程序。
考情
分析
1.基因工程的基本工具
2024·湖南·T5
2.基因工程的基本操作程序
2024·贵州·T212024·湖南·T212024·甘肃·T212024·全国甲·T38
2023·湖北·T42023·新课标·T62023·广东·T202023·海南·T20
2023·山东·T252023·天津·T172022·广东·T222022·北京·T21
2022·山东·T25
3.DNA的粗提取与鉴定
2024·安徽·T142024·山东·T132022·山东·T13
考点一基因工程的基本工具
1．基因工程的概念
[提醒]基因工程的理论基础
[教材隐性知识]源自选择性必修3P68“科技探索之路”肺炎链球菌的转化实验不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了____________________________________；科学家发现，在细菌拟核DNA之外的________有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移；多种______________、__________________和逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件；__________________技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。
2．重组DNA技术的基本工具
(1)限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)
[提醒]①限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
②限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。
③在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。
(2)DNA连接酶
(3)载体
3．DNA的粗提取与鉴定
(1)基本原理
(2)操作流程
[提醒]①本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和其他细胞器(无DNA)。可选用鸡血细胞作为材料。
②加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。
(1)使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端(2024·贵州，13D)()
(2)羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料(2020·海南，10A)()
(3)向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色丝状物()
(4)动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行(2022·湖北，4A)()
分析限制酶的作用和选择
将从苏云金杆菌中获取的Bt基因转入棉花细胞内培育转基因抗虫棉的过程中，需借助多种分子工具且经历多个操作步骤。实验人员使用限制酶EcoRⅠ和NheⅠ切割质粒。如图表示常用的限制酶识别序列和切割位点以及质粒上的限制酶切割位点。请思考以下问题：
(1)限制酶EcoRⅠ和NheⅠ切割产生的黏性末端分别是_______________和______________。
(2)切割图示中的目的基因应选用哪类限制酶？请说明理由。
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限制酶的选择
(1)不破坏目的基因原则：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、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，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。若载体上有两个及以上的标记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假阳性”(即未成功导入目的基因的载体也能正常表达标记基因，造成无效筛选)。
(3)善用“双酶切”，注意方向性：目的基因所在序列和载体上存在多种酶切位点时，一般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”。其优点和作用是：①防止目的基因环化；②避免目的基因与载体反向连接，即用DNA连接酶连接后形成的重组DNA分子上，目的基因和载体启动子的方向(或描述为“RNA聚合酶的移动方向”)必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。
(4)巧用“同尾酶”：同