选修三DNA重组的基本工具学案

1专题11.1DNA重组技术的基本工具【学习目标】1.简述DNA重组技术所需的三种基本工具。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。【学习重点】DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。【学习难点】基因工程载体需要具备的条件。【自主研读学习单】一、教材助读（阅读教材第1-7页，并在书中用横线标注）：（1）基因工程的概念？（2）基因工程中的基本工具有哪些？（3）基因工程的“分子手术刀”是什么？主要来自于什么生物？有什么作用？会产生什么作用结果？（4）基因工程的“分子缝合针”是什么？主要分为哪两类？分别有什么作用？（5）基因工程的“分子运输车”是什么？有什么特点？主要有哪些来源？二、预习检测（请在5分钟内完成）1.基因工程又叫做技术，能地改造生物的遗传性状，遵循的基本生物学原理是。2.基因工程中的工具（1）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”A.来源：主要是从中分离纯化而来的一类酶。B.作用：切割DNA分子每条链中相邻两个核苷酸之间的。C.特点：特异性，识别特定的，并在特定的位点上切割；D.结果：产生或。E.常见种类：___________、_____________。（2）DNA连接酶——“分子缝合针”A.作用：将双链片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的。B.种类：和。思考1：E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶作用效果一样吗？为什么？（3）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”A.必备条件：①能自我复制；②具有一个或多个，供外源DNA插入；③具有，供重组DNA的鉴定和选择。B.载体的种类：①质粒：是独立于细菌之外，并具有自我复制能力的很小的双链DNA分子；②的衍生物；③病毒。2三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑？请把它写下来，先在小组中讨论。【合作探究学习单】探究一：限制性核酸内切酶的作用【例1】限制酶的切割位点一定在识别序列的内部吗？不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端是否相同？请大家画出这几种DNA片段被对应的限制酶切割后的结果。序号限制酶识别序列切割位点切割结果①SmaⅠGGGCCCG↓C②BamHⅠGGATCCG↓G③Sau3AGATC↓GATC④HindⅢAAGCTTA↓A【例2】下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是（）A．①②B．②③C．②④D．③④【特别提醒】判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是：将黏性末端或平末端之一旋转1800后，看它们是否是完全相同的结构。探究二：中心法则及基因工程所涉及酶总结酶的名称发生过程模板作用对象作用结果解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶限制酶3DNA连接酶逆转录酶【例3】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4】下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②思考2：（1）DNA连接酶的作用不是连接互补的碱基之间的氢键，而是脱氧核糖和磷酸间的___________。（2）限制酶切割一次，会产生____个黏性末端或平末端，水解______个磷酸二酯键。（3）限制酶的作用并非只是切取目的基因，还用于切割____________。探究三：载体及其必备条件【例5】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6】科学家选用的细菌质粒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．便于与外源基因连接B．有利于检测目的基因否导入受体细胞C．增加质粒分子的相对分子质量D．提高受体细胞在自然环境中的耐热性探究四：模拟操作重组DNA分子请依据课本第6-7页的“模拟制作”部分，以小组形式进行模拟操作并讨论下列问题：1.你模拟插入的DNA片段能称得上一个基因吗？2.如果你操作失误，碱基不能配对，可能是什么原因造成的？【课堂检测】1.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（）4A．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2.以下说法正确的是（）A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列B．质粒是基因工程中唯一的载体C．载体必备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接D．限制性核酸内切酶广泛存在于动植物体内，微生物内很少分布3.课本P7思考与探究【巩固提升学习单】一、巩固练习1.关于限制酶的说法中，正确的是（）A．限制酶只存在于原核生物中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．限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列2.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—3.下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是（）A．DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B．DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖5C．DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D．同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端4.DNA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5.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.下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是（）A．a—质粒RNAB．b—限制性外切酶C．c—RNA聚合酶D．d—外源基因7.下列DNA片段能够用DNA连接酶连接起来的是（）A．①②B．①③C．①④D．②③8.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9.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．①③10.右图为DNA分子的切割和连接过程。1.EcoRI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______________。611.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？二、构建知识框架三、晨背关键语句1.基因工程突破了_________隔离，实现了不同种生物间的___________。2.基因工程的原理是_________。不同生物基因能拼接在一起的理论基础是________________________________________；_____________________________________。3.外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是______________________________________。4.限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子____________________，并在_____________上切割。5.限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个脱氧核苷酸间的______________________。6.在基因工程中使用的载体除质粒外，还有_____________、_________________等。