2022年DNA重組技術(shù)的基本工具教案人教版選修2

1、1.1 DNA 重組技術(shù)的基本工具教案人教版選修 3 課標(biāo)要求簡述基因工程的產(chǎn)生,簡述基因工程的原理及技術(shù)； 課標(biāo)解讀1結(jié)合酶的專一性特點(diǎn),懂得限制酶識別不同的 DNA 序列；2結(jié)合圖示,把握 DNA 連接酶的種類及作用的特點(diǎn)；3對比 DNA 重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用；4懂得基因工程載體需要具備的條件； 教學(xué)位置本節(jié)內(nèi)容系統(tǒng)的介紹了基因工程技術(shù)中采納的三種基本工具 限制性核酸內(nèi)切酶、 DNA 連接酶和載體；本節(jié)內(nèi)容是課標(biāo)要求“ 簡述基因工程的原理及技術(shù)” 的主要內(nèi)容,也是學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序的基礎(chǔ)；本節(jié)內(nèi)容是高考中 的?？純?nèi)容,幾乎涉及基因工程的高考題中,對本節(jié)內(nèi)容均有考查； 教

2、法指導(dǎo) 1基因工程屬于科技含量較高的生物技術(shù),同學(xué)對此明白較少,假如采納直白、平淡的“ 介紹” 式授課,不利于調(diào)動同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性；可通過創(chuàng)設(shè)情形,提出問題,“ 誘導(dǎo)” 同學(xué)積極參加教學(xué)活動；如對于基因工程需要的這三種基本工具的引入,老師可設(shè)問：外源基因能不能自動進(jìn)入受體細(xì)胞？假如能進(jìn)入,勝利率如何？從而引出基因工程需要載體；載體是如何運(yùn)載目的基因的,目的基因如何與載體結(jié)合？通過這些問題可相繼引出其他的兩種基本工具限制酶和 DNA 連接酶；2本節(jié)內(nèi)容較為抽象,假如只是閱讀文字表達(dá)或者老師的“ 介紹” ,同學(xué)很難懂得；如限制酶的作用特點(diǎn),同學(xué)對 限制酶的切割位點(diǎn)、黏性末端、平末端等內(nèi)容往往難以懂

3、得,因此在授課時要留意圖文結(jié)合,通過示意圖、DNA 分子的平面結(jié)構(gòu)圖等幫忙同學(xué)在圖中去懂得相關(guān)內(nèi)容,并要求同學(xué)依據(jù)懂得畫出相關(guān)的示意圖；本部分內(nèi)容在高考考查時往往結(jié)合示意圖進(jìn)行考查,因此要特殊留意錘煉同學(xué)讀圖、識圖的才能； 新課導(dǎo)入建議1本專題導(dǎo)言中“ 能生產(chǎn)醫(yī)用蛋白的煙草” 可作為導(dǎo)入新課的背景材料,引導(dǎo)同學(xué)綻開想象,體會基因工程技術(shù)的“ 魔力” ,激發(fā)同學(xué)對基因工程技術(shù)的愛好；2結(jié)合基因表達(dá)的內(nèi)容,回憶基因與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系,引導(dǎo)同學(xué)明白基因工程的大體操作思路,作為學(xué)習(xí)基因工 程的概念及基因工程的基本工具的鋪墊； 教學(xué)流程設(shè)計學(xué) 生 課 前 預(yù) 習(xí) ： 閱 讀 教 材P1 7 , 填 寫

4、【 課 前 自 主 導(dǎo) 學(xué) 】, 完 成 “思 考 交 流1 、 2”； .步驟 1：情形導(dǎo)課：以【新課導(dǎo)入建議】引出本章和本節(jié)課題；. 步驟 2：依據(jù)創(chuàng)設(shè)的情形, 引出基因工程的概念, 并通過 【 課 堂 互 動 探 究 】 探 究1分 析 、 理 解 基 因 工 程 的 概 念 ； 通 過 例1鞏 固 、 提 高 ； .步驟 3：結(jié)合基因工程概念,過渡至DNA 重組技術(shù)的基本工具教學(xué)；.步驟7：通過【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】進(jìn)行當(dāng)堂檢測驗(yàn)收；.步驟 6：引導(dǎo)同學(xué)通過合作,整理本節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容,利用【本課學(xué)問小結(jié)】進(jìn)行總結(jié),建立學(xué)問網(wǎng)絡(luò)；懂得并記憶【結(jié)論語句】；.步驟 5：回扣基礎(chǔ)學(xué)問,將檢查、批閱

5、【課前自主導(dǎo)學(xué)】時同學(xué)出錯較多的部分進(jìn)行強(qiáng)化,重點(diǎn)對【正誤判定】部分進(jìn)行辨析；.步驟 4：結(jié)合教材圖示,通過【課堂互動探究】探究 2 幫忙同學(xué)熟悉限制酶、 DNA 連接酶的作用特點(diǎn)及載體的功能、應(yīng)具備的條件等；利用例 2 驗(yàn)收、鞏固；課 標(biāo) 解 讀 重 點(diǎn) 難 點(diǎn)1.結(jié)合酶的專一性特點(diǎn),懂得限制酶識別不同的 DNA 序列；2.結(jié)合圖示,把握 DNA 連接酶的種類及作用的特點(diǎn)；3.對比 DNA 重組技術(shù)所需三種基本工具的作用；4.懂得基因工程載體需要具備的條件；1.限制性核酸內(nèi)切酶的種類及作用；重點(diǎn) 2.DNA 連接酶的作用； 重點(diǎn) 3.基因工程運(yùn)載體的種類及應(yīng)具備的條件； 難點(diǎn) 基因工程的概念

6、1.操作意圖： 依據(jù)人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計；2操作場所 ：在生物體外進(jìn)行；3操作技術(shù) ：利用了體外 DNA 重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)；4操作結(jié)果 ：給予生物以新的遺傳特性,從而制造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品；5操作水平 ：是在 DNA 分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的；DNA 重組技術(shù)的基本工具1.限制性核酸內(nèi)切酶 “ 分子手術(shù)刀 ”1主要來源：原核生物；2作用：能夠識別雙鏈 DNA 分子的某種特定的核苷酸序列并且能使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二 酯鍵斷開；3結(jié)果：形成 DNA 片段末端；限制酶切割 2DNA 連接酶 “ 分子縫合針 ”DNA 分子產(chǎn)生的 DNA 片段末端有

7、兩種形式,即黏性末端和平末端；1作用：將切下的雙鏈DNA 片段“ 縫合” 起來,復(fù)原被限制酶切開的磷酸二酯鍵,拼接成新的DNA 分子；2種類：E coli DNA 連接酶：從大腸桿菌中分別得到,只連接雙鏈DNA 片段互補(bǔ)的黏性末端；T4DNA 連接酶：從 T4噬菌體中分別出來,對于兩種末端都能連接,但對平末端的連接效率比較低；1DNA 連接酶連接的是哪種化學(xué)鍵？【提示】DNA 連接酶連接形成的是磷酸二酯鍵；3基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“ 分子運(yùn)輸車 ”1載體的條件能夠在細(xì)胞中自我復(fù)制；有一個至多個限制酶切割位點(diǎn),便于外源基因的插入；具有標(biāo)記基因,供重組 DNA 的鑒定和挑選；2載體的種類質(zhì)粒是一種

8、暴露的、結(jié)構(gòu)簡潔、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA 之外,并具有自我復(fù)制才能的很小的雙鏈環(huán)狀DNA 分子；含有一個至多個限制酶切割位點(diǎn),供外源基因插入其中,并帶有特殊的標(biāo)記基因,是基因工程最常用的載體； 噬菌體的衍生物；動植物病毒；2假如受體細(xì)胞分別是動物細(xì)胞和細(xì)菌,所用的載體相同嗎？【提示】不相同；動物細(xì)胞是真核細(xì)胞,一般用動物病毒做載體；細(xì)菌是原核生物,一般用質(zhì)粒做載體；1限制性核酸內(nèi)切酶能識別特定的核苷酸序列； 2自然的質(zhì)?？芍苯佑米骰蚬こ痰妮d體； 【提示】自然的質(zhì)粒 DNA 分子并不完全具備載體的條件,需經(jīng)人工改造后才能用于基因工程操作；3限制性核酸內(nèi)切酶與 DNA 連接酶作用位點(diǎn)相同,作用結(jié)果

9、相反； 4限制酶、 DNA 連接酶和載體是基因工程中常用的工具酶； 【提示】載體不是酶；5基因工程中的載體與細(xì)胞膜上的載體本質(zhì)相同； 【提示】基因工程中的載體是 DNA 分子,是運(yùn)輸目的基因的工具；細(xì)胞膜上的載體是蛋白質(zhì),運(yùn)輸無機(jī)鹽離子或小分子有機(jī)物等；6不同限制酶的識別序列不同,這屬于酶的專一性特點(diǎn)； 基因工程概念的懂得【問題導(dǎo)思】如何懂得基因工程的概念？為什么不同生物的 DNA 分子能夠重組？1對概念的分析DNA 重組、轉(zhuǎn)基因等技應(yīng)用技術(shù)術(shù)操作環(huán)境 生物體外操作對象 基因操作水平 DNA 分子水平剪切拼接導(dǎo)入表基本過程達(dá)結(jié)果 人類需要的基因產(chǎn)物2.從結(jié)構(gòu)上分析,不同生物的 DNA 能夠重組

10、的緣由1基本單位相同：不同生物的 DNA 分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的；2空間結(jié)構(gòu)相同：不同生物的 DNA 分子都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)章的雙螺旋結(jié)構(gòu)；3堿基配對方式相同：不同生物的 DNA 分子中兩條鏈之間的堿基配對方式均是 A 與 T 配對, G 與 C 配對；基因工程依據(jù)的原理是基因重組,這里的基因重組是指將來源不同的DNA 分子進(jìn)行 “ 拼接” ,與有性生殖過程中的基因重組不同；2022濟(jì)寧高二檢測 以下表達(dá)符合基因工程概念的是 AB 淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合,雜交瘤細(xì)胞中含有B 淋巴細(xì)胞中的抗體基因B將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌,獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株 C

11、用紫外線照耀青霉菌,使其 DNA 發(fā)生轉(zhuǎn)變,通過挑選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D自然界中自然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA 整合到細(xì)菌 DNA 上【審題導(dǎo)析】此題的關(guān)鍵是 “ 符合基因工程的概念 ” ,需將選項(xiàng)中描述的內(nèi)容與基因工程的概念比較,選出符合題意的選項(xiàng)；【精講精析】基因工程是通過體外 DNA 重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),給予生物以新的遺傳特性,是在 DNA 分子水平上的設(shè)計和施工,所以 B 項(xiàng)正確； A 項(xiàng)描述的過程不涉及 “ 轉(zhuǎn)基因 ” 技術(shù),屬于細(xì)胞工程； C 項(xiàng)屬于誘變育種； D 項(xiàng)是自然條件下的基因重組,沒有人為參加；【答案】B 基因工程的工具【問題導(dǎo)思】基因工程中各種工具的詳細(xì)作用有哪

12、些？各種工具有什么作用特點(diǎn)？1限制性核酸內(nèi)切酶1功能：識別雙鏈 DNA 分子中特定的核苷酸序列,并切割特定序列中的特定位點(diǎn)；如 EcoR限制酶識別的特定序列為GAATTC ,切割的特定位點(diǎn)是GA 之間的磷酸二酯鍵；2識別序列的特點(diǎn)：出現(xiàn)堿基互補(bǔ)對稱, 無論是奇數(shù)個堿基仍是偶數(shù)個堿基,都可以找到一條中心軸線, 如圖,中心軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的；如：GC GCCG| CG以中心線為軸,兩側(cè)堿基互補(bǔ)對稱；CCAGG GGTCC以A T為軸,兩側(cè)堿基互補(bǔ)對稱；3作用結(jié)果： DNA 分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA 片段末端通常有兩種形式 黏性末端和平末端；當(dāng)限制酶在它識別序列的中

13、心軸線兩側(cè)將 DNA 的兩條鏈分別切開時,產(chǎn)生的是黏性末端；而當(dāng)限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的就是平末端 如下圖 ；2DNA 連接酶 1兩類 DNA 連接酶的比較種類E coli DNA 連接酶T4 DNA 連接酶來源大腸桿菌T4 噬菌體功能特性只能將雙鏈 DNA 片段互補(bǔ)的縫合兩種末端,但連接平末端黏性末端之間的磷酸二酯鍵連之間的效率較低相同點(diǎn)接起來都能縫合磷酸二酯鍵 如圖 2DNA 連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的比較區(qū)分作用 應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA 連接酶在 DNA 片段之間重新形成磷酸二用于目的基因和載體的連接酯鍵聯(lián)系3D

14、NA 連接酶與 DNA 聚合酶比較相同點(diǎn)DNA 連接酶DNA 聚合酶催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點(diǎn)模板不需要模板需要 DNA 的一條鏈為模板 作用對象游離的 DNA 片段單個的脫氧核苷酸作用結(jié)果形成完整的 DNA 分子形成 DNA 的一條鏈用途基因工程DNA 復(fù)制3.載體 1功能：作為運(yùn)載工具將目的基因轉(zhuǎn)運(yùn)到宿主細(xì)胞內(nèi)；利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制；2質(zhì)粒作為運(yùn)載體應(yīng)具備的條件：能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)固儲存并大量復(fù)制；有多個限制酶切割位點(diǎn),以便與外源基因連接；具有某些標(biāo)記基因,以便進(jìn)行挑選；載體應(yīng)對受體細(xì)胞無毒害作用,否就受體細(xì)胞將受到損耗甚至死亡；幾種酶的作用部位圖解1作用

15、于 a磷酸二酯鍵 的酶有：限制酶、 DNA 連接酶、 DNA 聚合酶；2作用于 b氫鍵的酶只有解旋酶；下圖表示兩種限制性核酸內(nèi)切酶識別DNA 分子的特定序列,并在特定位點(diǎn)對DNA 進(jìn)行切割的示意圖,請回答以下問題：1圖中甲和乙代表 _2圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操作均形成兩個片段,之間,乙中限制酶的切點(diǎn)是 _之間；切口的類型分別為 _、_；甲中限制酶的切點(diǎn)是 _3由圖解可以看出,限制酶的作用特點(diǎn)是_ _4假如甲中 G 堿基發(fā)生基因突變,可能發(fā)生的情形是 _ _5基因工程中除了限制酶,仍需使用的工具酶及作用是_ _【審題導(dǎo)析】1限制酶 EcoR和 Hpa特異性識別的堿基序列分別是GAATTC 和 GTT

16、AAC ；2兩酶切割 DNA 后,切口的類型分別為黏性末端和平末端；3載體是基因工程的工具,但不是工具酶；【精講精析】從圖解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA 片段,在相應(yīng)的限制酶 EcoR、 Hpa的作用下,在特定的位點(diǎn)被剪切成兩部分；前者是在識別序列的中心軸線兩側(cè)分別切開,形成的末端是黏性末端；后者是在識別序列的中心軸線處切開,形成的末端是平末端；【答案】1有特殊脫氧核苷酸序列的DNA 片段2黏性末端平末端G、AA、T3能識別雙鏈 DNA 分子的特定脫氧核苷酸序列,并從特定的位點(diǎn)將DNA 分子切開4限制酶不能識別切割位點(diǎn)5DNA 連接酶,作用是將切下來的片段拼接成新的DNA 分子本 課

17、知 識 小 結(jié)網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)建 ,基因工程的基本工具 分子手術(shù)刀限制性核來結(jié)作分子運(yùn)輸車基因進(jìn)入受體常用質(zhì)其他酸內(nèi)切酶源果用細(xì)胞的載體載體粒載體噬菌動植載體分子縫合針DNA分作體衍生物病的條連接酶類用物毒件結(jié) 論 語 句1由于基因工程是在 DNA 分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的,因此又叫做 DNA 重組技術(shù)； 基因工程的基本原理是基因 重組,處理對象是 DNA 或基因；2基因工程的基本工具：“ 分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶；“ 分子縫合針”DNA 連接酶；“ 分子運(yùn)輸 車” 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體；3限制性核酸內(nèi)切酶是能夠特異性識別和切割DNA 分子的酶, 又叫限制酶； 限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA 分子

18、可產(chǎn)生黏性末端和平末端；4DNA 連接酶將雙鏈 DNA 片斷“ 縫合” 起來,復(fù)原被限制酶切開的兩個磷酸二酯鍵；E coli DNA 連接酶能連接黏 性末端, T4DNA 連接酶既可“ 縫合” 黏性末端,又可“ 縫合” 平末端；5載體的作用是與含有外源基因 即目的基因 的 DNA 片段結(jié)合,將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞中；12022 東營高二期中 科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力,創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程,實(shí)施該工程的最終目的是 A定向提取生物體的DNA 分子B定向地對 DNA 分子進(jìn)行人工“ 剪切”C在生物體外對 DNA 分子進(jìn)行改造D定向地改造生物的遺傳性狀【解析】基因工程的定義就是在生物體外通過對

19、DNA 分子進(jìn)行人工 “ 剪切” 和“ 拼接” ,對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁衍, 使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生出人類所需的基因產(chǎn)物,也就定向地改造了生物的遺傳性狀；【答案】D 2在基因工程中,科學(xué)家所用的“ 剪刀” “ 針線” 和“ 載體” 分別是指 DNA 連接酶A大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、B噬菌體、質(zhì)粒、 DNA 連接酶 C限制酶、 RNA 連接酶、質(zhì)粒 D限制酶、 DNA 連接酶、質(zhì)?！窘馕觥炕蚬こ淌窃诜肿铀缴系牟僮?對 DNA 分子進(jìn)行操作的工具,主要有 “ 剪刀” 限制酶、 “ 針線” DNA 連接酶、 “ 載體 ” 質(zhì)粒、動植物病毒等；【答案】D 3以下有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述,錯誤選項(xiàng)A一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列 B限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C限制性核酸內(nèi)切酶能識別和切割 RNA D限制性核酸內(nèi)切酶可從原核