生物學案：第章第節(jié)基因工程的概述

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第一節(jié)基因工程的概述學習目標重難點1。概述基因工程的概念、含義及其誕生歷程。2．說出DNA重組技術的基本工具及其作用特點。3．簡述基因工程基本操作程序。重點：1．能分析出DNA重組技術所需要的三種工具的作用。2．能理解限制酶的作用特點以及與解旋酶的區(qū)別。難點：能分析出基因工程的載體所具備的條件.一、基因工程的誕生和發(fā)展1．基因工程的理論基礎（1)艾弗里證明了DNA是__________；沃森和克里克闡明了DNA分子的______________;尼倫貝格等破譯了__________.(2）限制性__________酶和__________酶等工具酶、質粒等載體和________酶的發(fā)現(xiàn),直接促使了基因工程的誕生。（3）基因工程的誕生和發(fā)展經歷了三個時期：1973～1976年為________，1977～1981年為________，1982年以后為__________________________。1973年，美國科學家______等將兩種不同來源的DNA分子進行體外重組，并首次實現(xiàn)了重組DNA分子在大腸桿菌中的表達，創(chuàng)立了______________的新技術—-基因工程。2．基因工程基因工程是指在體外通過人工“______”和“______”等方法，對生物的基因進行______和__________，然后導入受體細胞并使重組基因在受體細胞中______,產生人類需要的________的技術。因而，基因工程又稱為____________.基因工程是在基因水平上操作、改變生物的________的技術。預習交流根據(jù)基因工程的概念分析,基因工程的操作對象、操作環(huán)境、操作水平和基本方法分別是什么?二、基因工程的工具—-酶與載體1．限制性核酸內切酶——分子手術刀科學家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了____________限制性核酸內切酶。每種限制性核酸內切酶只能識別特定的__________,并在特定的位點上切割DNA分子。大部分限制性核酸內切酶在切開DNA雙鏈時,切口處的兩個末端都帶有伸出的由若干特定核苷酸組成的單鏈,這種單鏈稱為“__________”。少部分限制性核酸內切酶在切開DNA雙鏈時產生“__________"。2．DNA連接酶——分子針線DNA連接酶可將用同一種______________切割形成的“__________"或“__________”連接起來.3．載體——將外源基因導入受體細胞的運載工具常用的載體有______、__________、____________等.其中______是最早應用的載體。它是細菌細胞中的一種很小的____狀DNA分子。預習交流1．限制性核酸內切酶主要分布在哪里？其本質是什么？2．載體有什么作用？三、基因工程的一般過程和技術基因工程是現(xiàn)代生物技術的核心,其基本過程包括五大步驟。1．獲得__________。2．制備______________。3．轉化____________。4．篩選出獲得目的基因的__________。5．培養(yǎng)受體細胞并誘導__________的表達等方面.預習交流獲取目的基因的方法有哪些？答案：一、1.（1)遺傳物質雙螺旋結構遺傳密碼（2）核酸內切DNA連接逆轉錄（3）開始期發(fā)展期迅猛發(fā)展和實際應用期科恩定向改造生物2．剪切拼接改造重新組合表達基因產物重組DNA技術遺傳性狀預習交流：答案:基因工程的操作對象是DNA分子,也就是基因；操作環(huán)境是在生物體外;操作水平是分子水平；操作基本方法是采用剪切—拼接—導入—表達的基本思路獲得相應的基因產物.二、1。多種多樣的核苷酸序列黏性末端平口末端2．限制性核酸內切酶黏性末端平口末端3．質粒噬菌體動植物病毒質粒環(huán)預習交流：1．答案：限制性核酶內切酶主要分布在原核生物體內。它的本質是蛋白質，它也具有高效性、專一性、溫和性等酶的基本特點.2．答案:作為運載工具將目的基因轉移到宿主細胞中去，并利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。三、1。目的基因2．重組DNA分子3．受體細胞4．受體細胞5．目的基因預習交流：答案:（1）從基因文庫（如基因組文庫和cDNA文庫）中獲取目的基因。（2）利用PCR（聚合酶鏈式反應）技術擴增目的基因.（3）此外，如果基因片段比較小，核苷酸序列又已知，也可以利用DNA合成儀用化學方法直接人工合成.在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧！我的學困點我的學疑點一、限制性核酸內切酶——“分子手術刀”切割DNA分子時產生的兩種不同末端（箭頭表示酶的切割位置）1．根據(jù)上圖分析這兩種限制性核酸內切酶識別的核苷酸序列和切割的位點分別是什么？2．限制性核酸內切酶和解旋酶有什么區(qū)別？下列有關基因工程中限制性核酸內切酶的描述,錯誤的是（)。A．一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的核苷酸序列B．限制性核酸內切酶的活性易受溫度影響C．限制性核酸內切酶能識別和切割RNAD．限制性核酸內切酶可從原核生物中提取1．獲取目的基因和切割目的基因使用同一種限制酶。2．限制酶的切割位點的選擇必須保證標記基因的完整性，以便于檢測.3．識別的序列的特點:呈現(xiàn)堿基互補對稱,無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條中心軸線，如圖，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的.如：eq\b\lc\\rc\｜(\a\vs4\al\co1（GC,CG)）eq\b\lc\\rc\（\a\vs4\al\co1(GC,CG))以中心線為軸，兩側堿基互補對稱；eq\a\vs4\al(CCAGG,GGTCC）以eq\a\vs4\al(A,T)兩側堿基互補對稱。二、DNA連接酶——“分子針線”DNA連接酶的作用是什么？它與DNA聚合酶的區(qū)別是什么？（多選）利用DNA連接酶可連接下列哪兩個黏性末端?(）A．①②B．③④ C．①④ D．②③(1）幾種酶的比較。(2）DNA連接酶與限制性核酸內切酶的關系。三、載體-—“運輸工具”1．作為載體必須具備哪些條件？2．畫圖說明目的基因與載體結合的過程。下列有關質粒的描述，錯誤的是（）.A．質粒中含有四種核糖核苷酸B．質粒呈環(huán)狀C．質粒上含有一些抗生素的抗性基因D．質粒可以自我復制（1）載體具備的條件.①對受體細胞無害，不影響受體細胞正常的生命活動。②具標記基因,能對重組DNA是否進入受體細胞進行鑒定。③能自我復制，通過復制進行基因擴增。④具有多個酶切位點，供外源基因插入其中，而且每種酶切位點最好只有一個,避免酶切后環(huán)狀DNA打開,丟失某些片段。（2）最常用的載體是質粒,它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌擬核DNA之外,并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。(3）其他載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。答案：問題導學活動與探究一：1．答案：EcoRⅠ識別的序列為GAATTC，切割的位點在G與A之間.SmaⅠ識別的序列為CCCGGG，切割的位點在C與G之間。2．答案：限制性核酸內切酶主要作用于兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而解旋酶主要作用于堿基對之間的氫鍵（如圖所示)。a處為限制性核酸內切酶作用位點，b處則為解旋酶作用位點.遷移與應用:C解析:解答本題的關鍵，一是牢記限制性核酸內切酶的概念；二是認識DNA與RNA在結構上的根本區(qū)別。限制性核酸內切酶來源于原核生物；限制性核酸內切酶能識別雙鏈DNA分子中某種特定的核苷酸序列,并將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;限制性核酸內切酶是一種蛋白質，其活性易受溫度、pH等外界條件的影響?；顒优c探究二：答案：（1）DNA連接酶將限制酶切割所產生的DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。它與限制酶作用的位點相同。（2）DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來，而DNA聚合酶是將許多單個的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸長鏈。遷移與應用:CD解析:能把DNA這把“梯子”扶手斷口處連接起來的酶是DNA連接酶.DNA連接酶可連接用同一種限制性核酸內切酶處理得到的黏性末端或平口末端,用同一種限制性核酸內切酶處理得到的黏性末端其單鏈部分堿基可互補配對?；顒优c探究三：1．答案：（1）載體的作用:作為運載工具將目的基因轉移到宿主細胞中去，并利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。(2）載體必須具備以下條件:①具有自我復制能力以便在宿主細胞中穩(wěn)定保存并大量復制；②具有一個至多個限制酶切割位點,供外源DNA片段（基因）插入其中；③具有特殊的標記基因，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇.2．答案：遷移與應用：A解析：牢記質粒的本質與結構。質粒是一種具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對重組DNA進行鑒定和選擇。1．如下圖，兩個核酸片段在適宜條件下,經X酶的催化作用，發(fā)生下述變化，則X酶是（）。A．DNA連接酶B．RNA聚合酶 C．DNA聚合酶D．限制性核酸內切酶2．下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是（）。①從基因組文庫中獲取目的基因②利用PCR技術擴增目的基因③反轉錄法④通過DNA合成儀利用化學方法人工合成A．①②③④B．①②③ C．②③④D．②③3．下列有關基因工程的敘述，正確的是（)。A．基因工程是細胞水平上的生物工程 B．基因工程的產物對人類都是有益的C．基因工程產生的變異屬于人工誘變 D．基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強4．下圖所示的四個DNA分子中,彼此間具有黏性末端的一組是()。A．①②B．②③C．③④D．②④5．（多選）下列關于限制性核酸內切酶的說法,錯誤的是（）。A．限制性核酸內切酶被稱為“分子手術刀”B．限制性核酸內切酶跟其他的酶一樣，具有專一性C．一種限制性核酸內切酶可切割多種DNA分子片段D．限制性核酸內切酶能在特定部位的兩個核苷酸堿基之間切斷氫鍵答案：1．A解析：DNA連接酶的作用是將兩個用同一種限制性核酸內切酶切割得到的黏性末端連接起來。2．D解析：PCR利用的是DNA雙鏈復制原理，即將雙鏈DNA之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為聚合反應的模板。反轉錄法是以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下，先反轉錄形成互補的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA。①④則不需要模板。3．D解