2019-2020年高中生物1.1DNA重组技术的基本工具（2）教学案新人教版选修3

2019-2020年高中生物

1.1DNA重组技术的基本工具

（2）教学案新人教版选修3

一、教学目标

1、简述DNA重组技术所需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

二、教学重点和难点

1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用

2、教学难点基因工程载体需要具备的条件

三、导学指导与检测导学指导检测与课堂展示情景导航转基因夜光猫美国新奥尔良奥德班濒危物种研究中心为探索一些人类疾病的治疗方法，以猫为实验对象猫的基因构成与人类相似进行了一系列实验为了了解外源基因是否可以安全地移植到猫科动物的基因序列中，该研究中心利用基因工程技术培育出美国首只转基因夜光猫紫外线灯光下夜光猫的眼睛、牙床和舌头会发出鲜艳的橙黄色的荧光夜光猫的培育施工是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的操作，需要专门的工具这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！

一、基因工程的概念阅读教材P1——3相关内容，思考并讨论

1、概念

①基因工程的别名DNA重组技术

②操作环境生物体外

③操作对象________________

④操作水平________________

⑤基本过程____________________

⑥结果人类需要的新的生物类型和生物产品

二、基因工程操作的基本工具阅读教材P4—P6相关内容，思考并讨论

1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

（1）主要来源________生物

（2）特点

（3）DNA末端限制性核酸内切酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式为__________和____________

2、DNA连接酶——“分子缝合针”

（1）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___________

（2）种类

①E·coliDNA连接酶只能缝合双链DNA的____________

②T4DNA连接酶既可缝合双链DNA的黏性末端，又可缝合双链DNA的________思考限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？若相同，是什么键？

3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）载体的种类

①质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有________能力的双链环状DNA分子

②λ噬菌体的衍生物

③动植物病毒

（2）质粒载体的特点

①能够在细胞内_____________

②具有一个或多个__________________，便于供外源DNA插入

③具有特殊的标记基因，供重组________的鉴定和选择

（3）质粒载体的处理真正用作载体的质粒，都必须在细胞外经人工改造

三、与DNA有关的各种酶比较名称作用参与生理过程应用作用位点如图DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程a限制性内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列aDNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制aRNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核苷酸转录a解旋酶使碱基间氢键断裂形成单脱氧核苷酸链DNA复制及转录b逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程

四、课内探究

1、基因工程的原理基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做

2、限制性核酸内切酶

（1）切割DNA的工具是，又称

（2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息

（3）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）

（4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和例、下列关于限制酶的说法正确的是（）A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键

3、DNA连接酶——“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为DNA连接酶DNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低例、右图为DNA分子的切割和连接过程1EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键切割结果产生的DNA片段末端形式为2不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的还有一种连接平末端的连接酶是

4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）基因操作过程中使用载体两个目的一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制

（2）现在通常使用的载体是它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个

（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制

（4）其他载体还有和等

（5）作为载体必须具备以下条件能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等例、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题1其中

①和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是2和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是

五、课堂巩固

1、A关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中

2、ADNA连接酶催化的反应是A．DNA复制时母链与子链之间形成氢键B．黏性末端碱基之间形成氢键C．两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接D．A、B、C都不正确

3、B作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是A、能够在宿主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、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选

4、B质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是

①能自主复制

②不能自主复制

③结构很小

④是蛋白质

⑤是环状RNA

⑥是环状DNA

⑦能“友好”地“借居”A、

①③⑤⑦B、

②④⑥C．

①③⑥⑦D．

②③⑥⑦A、目的基因上有标记B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制D．以上都不正确5．A在受体细胞中能检测出目的基因是因为A．目的基因上有标记B．质粒具有某些标记基因C．重组质粒能够复制D．以上都不正确6．A关于质粒的叙述正确的是A．质粒是能够自我复制的环状DNA分子B．质粒是唯一的载体C．重组质粒是目的基因D．质粒可在宿主外单独复制7．A基因工程中可用作载体的是

①质粒

②噬菌体

③病毒

④动物细胞核A．

①②③B．

①②④C．

②③④D．

①③④8．A下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是A．

①②B．

①③C．

①④D．

②③9．A要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是

（1）限制酶

（2）连接酶

（3）解旋酶

（4）还原酶A．

（1）

（2）

（3）B．

（1）

（2）

（4）C．

（1）

（2）D．

（1）

（3）10．B下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D．胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞11．B下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶12．B限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？A．BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—B．BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—C．EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—AATT—D．BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—。