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DNA重组技术的教学设计

【学习目标】 1、了解基因工程的诞生历程，说出基因工程的概念 2、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用 【学习重点】DNA重组技术所需的三种基因工具的作用
【自主预习】 一、基因工程诞生的理论基础（回忆有关遗 传知识） 1、         是生物的主要遗传物质。 2、双链DNA分子的空间结构都是                            。 3、  遗传信息的传递都遵循                                。 4、生物界共用一套                     。 5、DNA含有指导生物体生命活动的        ，每个DNA分子包含着成百上千个基因，基因控制 着            的合成。研究证实，遗传密码在动物、植物和微生物之间是          的。 6、  DNA的基本组成单位是             ，它包含3部分分别 是     、        、         。在右侧画出由A、T、G、C 四种碱基组成的四种核苷酸组成的DNA分子的平面结构图，并 说出DNA分子结构的特点 ①                                                     ②                                                     ③                                                       二、基因工程原理 1、概念：基因工程又叫　　　　　　或DNA重组技术。它是按照人们的意愿，把一种生物的       分离出来，在体外巧妙的进行           ，然后转入另一种         体内，从而         改造生物遗传性状，最终获得我们所需要的新品种。 2、理解：操作环境：　　　　　；操作对象：　　　　　；操作水平：　　　　　；结果：　　　　　。 3、工具：①“剪刀”为　　　　　　，它只能识别一种特定的　　　　　　　　。并在特定的切点上切割DNA。经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：　　　　　和　　　　　。 ②“针线”为　　　　　　　　，常见种类有　　　　　和　　　　　。他们的区别是　　　　　。 ③运输工具为　　　　，它的本质为　          ，它将外源基因送入受体细胞。目前常用的为　　　　　　　　　　　　　，其中　　　　　　最常用，它存在于许多细菌及酵母菌等生物中，是除细胞染色体外能够自主复制的很小的　　　　　分子。   二、基因工程的基本工具 （一）限制性核酸内切酶——分子手术刀 1、来源：主要从                中分离。 2、功能：能够识别双链DNA分子的某种             序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的                         （氢键或磷酸二酯键）断开。 3、切割后的末端有                和            。 （选一选）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 （二）DNA连接酶——分子缝合针 1、功能：DNA连接酶能够将             的（即具有黏性末端）两个片段连接起来，拼接的位置是由限制酶断开的                。 2、种类：从         中分离得到的              从T4噬菌体中分离得到的                  。 3、两种DNA连接酶的区别：                              。   4、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较   DNA连接酶 DNA聚合酶 作用实质 都是催化两个核苷酸之间形成                是否需模板                 作用对象[来源:学科网ZXXK] 在两个                    之间形成磷酸二酯键 将           加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键 （三）运载体——分子运输车 （1）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       。 （2）质粒具有作为载体必须具备的条件： ①在受体细胞中可以           复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。 ②具有一个至多个      切点，以便与       ； ③具有某些           ，供重组DNA的              ，如        抗性基因。 （3）其他载体还有                                 和                                等。 （4）真正被用做载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过                    。 【课堂探究】 知识目标一：基因工程的概念 阅读教材P1——3相关内容，思考并讨论： ①基因工程的别名 ②操作环境： ③操作对象： ④操作水平： ⑤基本过程： ⑥结果：   知识目标二：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（又称           ）——“                   ” （1）主要来源：   （2）作用：   （3）DNA末端：   2、DNA连接酶——“                   ” （1）作用： （2）种类     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？     几种相关酶的比较 名称 作用 参与生理过程及应用 DNA连接酶 连接两个DNA片段   限制性内切酶 切割某种特定的脱氧核苷酸序列 DNA聚合酶 在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸   RNA聚合酶 在核苷酸链上添加单个核苷酸   解旋酶 使碱基间氢键断裂形成单个脱氧核苷酸链 DNA复制 逆转录酶 以RNA为模板合成DNA 逆转录、基因工程 3、基因进入受体细胞的载体——“                  ” （1）载体的种类：   （2）质粒载体的特点：           思考：1.如何利用标记基因鉴定和选择重组DNA？   2.为什么基因的载体需要有一个至多个限制酶的切点？   （3）质粒载体的处理：       【疑难解析】 比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成4种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖、四种碱基. （2）DNA解旋酶：作用的部位是氢键,结果是DNA双螺旋打开，形成DNA单链。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。   （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。  （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。 DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较     DNA连接酶 DNA聚合酶 不同点 连接的DNA 双链 单链 模板 不要模板 要模板 连接的对象 2个DNA片段 单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上 相同点 作用实质 形成磷酸二酯键 化学本质 蛋白质   【例题巩固】 例1、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙 述，不正确的是 （  ） A．切断a处的酶为限制核酸性内切酶 B．连接a处的酶为DNA连接酶  C．切断b处的酶为解旋酶 D．切断b处的为限制性内切酶 例2、不属于目的基因与运载体结合过程的是（    ）  A、用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端      B、用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C、将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处  D、将重组DNA导入到受体细胞进行扩增 例3.质粒是基因工程最常用的运载体，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蛋白质    ⑤环状RNA分子   ⑥环状DNA  [来源:学科网ZXXK] A.①③⑤   B.②④⑥    C.①③⑥    D.②③⑥     例4．（2005高考广东）以下有关基因工程的叙述，正确的是   （    ） A、基因工程是细胞水平上的生物工程    B、基因工程的产物对人类都是有益的 C、基因工程产生的变异属于人工诱变    D、基因工程育种的优点之一是目的性强                 例5.下列关于限制酶的说法不正确的是（   ） A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布 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的切点不同 D．限制酶的作用是用来提取目的基因 例6．在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是（   ）    A．限制酶和连接酶    B．限制酶和水解酶 C．限制酶和运载体    D连接酶和运载体 例7．有关基因工程的叙述正确的是（   ） A．限制酶只在获取目的基因时才用         B．重组质粒的形成是在细胞内完成的 C．质粒都可以作为运载体 D．蛋白质的氨基酸排列顺序可以为合成目的基因提供线索 例8．下列哪项通常不被用作基因工程的运载体（   ） A．细菌质粒      B．噬菌体 C．动植物病毒    D．细菌核区的DNA 例9.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（    ） A．能复制     B．有多个限制酶切点 C．具有标记基因   D．它是环状DNA 例10．下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是（ ） A．CTTAAG，切点在C和T之间    B．CTTAAG，切点在G和A之间 C．GAATTC，切点在G和A之间    D．CTTAAC，切点在C和T之间 【课堂检测】 1．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指(    ) A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶   B.噬菌体、质粒、DNA连接酶 C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒      D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒 2．不属于质粒被选为基因运载体的理由是 （ ） A．能复制 　　　  　B.有多个限制酶切点  　 C．具有标记基因 　  D．它是环状DNA 3．下列四条DNA分子，彼此间间具有粘性末端的一组是         （    ）   T  A  G  G C  C  A  T T  A  C  C   G  G  T  A               ①                                        ②               ③                                        ④　   A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．②④ ４．质粒是基因工程中最常用的运载体，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蛋白质  ⑤环状RNA  ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居” A．①③⑤⑦         B．①④⑥   C．①③⑥⑦         D．②③⑥⑦ ５．有关基因工程的叙述中，错误的是 （　 ） 　　A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来　B．限制性内切酶用于目的基因的获得 　　C．目的基因须由载体导入受体细胞    　　D．人工合成目的基因不用限制性内切酶 ６．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性 内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间， 这是应用了酶的（　） 　　A．高效性 　　B.专一性　　C．多样性 　　D.催化活性受外界条件影响 ７．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是                                                A .  提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.  有利于对目的基因是否导入进行检测 C.  增加质粒分子的分子量             D．便于与外源基因连接 8．下列属于基因运载体所必须具有的条件是（多选）                （    ） A、具有某些标志基因          B、具有环状的DNA分子 C、能够在宿主细胞内复制      D、具有多种限制性内切酶 9．下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具（多选）           （    ） A．大肠杆菌      B．   质粒   C．动物病毒      D．   线粒体  10．在重组DNA技术中，不常用到的酶是 　　A、限制性内切酶          B、DNA聚合酶　　C、DNA连接酶               D、反转录酶 11．多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为 　　A、平头末端       B、3突出末端       C、5突出末端      D、粘性末端   12．在基因工程中通常所使用的质粒是 　　A、细菌的染色体DNA       B、细菌染色体外的DNA 　　C、病毒染色体DNA          D、噬菌体DNA 13．（2006深圳一模考题）研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该 A、仅有链霉素                        B、仅有氨苄青霉素 　　C、同时有链霉素和氨苄青霉素          D、无链霉素和氨苄青霉素 14．（05全国Ⅰ）镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是 A. 解旋酶       B. DNA连接酶      C. 限制性内切酶      D、RNA聚合酶 15.（05天津理综）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。 （1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。             （2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。               （3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？