2022年DNA重组技术的基本工具教案人教版选修2

1、1.1 DNA 重组技术的基本工具教案人教版选修 3 课标要求简述基因工程的产生,简述基因工程的原理及技术； 课标解读1结合酶的专一性特点,懂得限制酶识别不同的 DNA 序列；2结合图示,把握 DNA 连接酶的种类及作用的特点；3对比 DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用；4懂得基因工程载体需要具备的条件； 教学位置本节内容系统的介绍了基因工程技术中采纳的三种基本工具 限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶和载体；本节内容是课标要求“ 简述基因工程的原理及技术” 的主要内容,也是学习基因工程的基本操作程序的基础；本节内容是高考中 的常考内容,几乎涉及基因工程的高考题中,对本节内容均有考查； 教

2、法指导 1基因工程属于科技含量较高的生物技术,同学对此明白较少,假如采纳直白、平淡的“ 介绍” 式授课,不利于调动同学学习的积极性；可通过创设情形,提出问题,“ 诱导” 同学积极参加教学活动；如对于基因工程需要的这三种基本工具的引入,老师可设问：外源基因能不能自动进入受体细胞？假如能进入,胜利率如何？从而引出基因工程需要载体；载体是如何运载目的基因的,目的基因如何与载体结合？通过这些问题可相继引出其他的两种基本工具限制酶和 DNA 连接酶；2本节内容较为抽象,假如只是阅读文字表达或者老师的“ 介绍” ,同学很难懂得；如限制酶的作用特点,同学对 限制酶的切割位点、黏性末端、平末端等内容往往难以懂

3、得,因此在授课时要留意图文结合,通过示意图、DNA 分子的平面结构图等帮忙同学在图中去懂得相关内容,并要求同学依据懂得画出相关的示意图；本部分内容在高考考查时往往结合示意图进行考查,因此要特殊留意锤炼同学读图、识图的才能； 新课导入建议1本专题导言中“ 能生产医用蛋白的烟草” 可作为导入新课的背景材料,引导同学绽开想象,体会基因工程技术的“ 魔力” ,激发同学对基因工程技术的爱好；2结合基因表达的内容,回忆基因与蛋白质之间的关系,引导同学明白基因工程的大体操作思路,作为学习基因工 程的概念及基因工程的基本工具的铺垫； 教学流程设计学 生 课 前 预 习 ： 阅 读 教 材P1 7 , 填 写

4、【 课 前 自 主 导 学 】, 完 成 “思 考 交 流1 、 2”； .步骤 1：情形导课：以【新课导入建议】引出本章和本节课题；. 步骤 2：依据创设的情形, 引出基因工程的概念, 并通过 【 课 堂 互 动 探 究 】 探 究1分 析 、 理 解 基 因 工 程 的 概 念 ； 通 过 例1巩 固 、 提 高 ； .步骤 3：结合基因工程概念,过渡至DNA 重组技术的基本工具教学；.步骤7：通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收；.步骤 6：引导同学通过合作,整理本节重点、难点内容,利用【本课学问小结】进行总结,建立学问网络；懂得并记忆【结论语句】；.步骤 5：回扣基础学问,将检查、批阅

5、【课前自主导学】时同学出错较多的部分进行强化,重点对【正误判定】部分进行辨析；.步骤 4：结合教材图示,通过【课堂互动探究】探究 2 帮忙同学熟悉限制酶、 DNA 连接酶的作用特点及载体的功能、应具备的条件等；利用例 2 验收、巩固；课 标 解 读 重 点 难 点1.结合酶的专一性特点,懂得限制酶识别不同的 DNA 序列；2.结合图示,把握 DNA 连接酶的种类及作用的特点；3.对比 DNA 重组技术所需三种基本工具的作用；4.懂得基因工程载体需要具备的条件；1.限制性核酸内切酶的种类及作用；重点 2.DNA 连接酶的作用； 重点 3.基因工程运载体的种类及应具备的条件； 难点 基因工程的概念

6、1.操作意图： 依据人们的愿望,进行严格的设计；2操作场所 ：在生物体外进行；3操作技术 ：利用了体外 DNA 重组和转基因等技术；4操作结果 ：给予生物以新的遗传特性,从而制造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；5操作水平 ：是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的；DNA 重组技术的基本工具1.限制性核酸内切酶 “ 分子手术刀 ”1主要来源：原核生物；2作用：能够识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列并且能使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二 酯键断开；3结果：形成 DNA 片段末端；限制酶切割 2DNA 连接酶 “ 分子缝合针 ”DNA 分子产生的 DNA 片段末端有

7、两种形式,即黏性末端和平末端；1作用：将切下的双链DNA 片段“ 缝合” 起来,复原被限制酶切开的磷酸二酯键,拼接成新的DNA 分子；2种类：E coli DNA 连接酶：从大肠杆菌中分别得到,只连接双链DNA 片段互补的黏性末端；T4DNA 连接酶：从 T4噬菌体中分别出来,对于两种末端都能连接,但对平末端的连接效率比较低；1DNA 连接酶连接的是哪种化学键？【提示】DNA 连接酶连接形成的是磷酸二酯键；3基因进入受体细胞的载体“ 分子运输车 ”1载体的条件能够在细胞中自我复制；有一个至多个限制酶切割位点,便于外源基因的插入；具有标记基因,供重组 DNA 的鉴定和挑选；2载体的种类质粒是一种

8、暴露的、结构简洁、独立于细菌拟核DNA 之外,并具有自我复制才能的很小的双链环状DNA 分子；含有一个至多个限制酶切割位点,供外源基因插入其中,并带有特殊的标记基因,是基因工程最常用的载体； 噬菌体的衍生物；动植物病毒；2假如受体细胞分别是动物细胞和细菌,所用的载体相同吗？【提示】不相同；动物细胞是真核细胞,一般用动物病毒做载体；细菌是原核生物,一般用质粒做载体；1限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列； 2自然的质粒可直接用作基因工程的载体； 【提示】自然的质粒 DNA 分子并不完全具备载体的条件,需经人工改造后才能用于基因工程操作；3限制性核酸内切酶与 DNA 连接酶作用位点相同,作用结果

9、相反； 4限制酶、 DNA 连接酶和载体是基因工程中常用的工具酶； 【提示】载体不是酶；5基因工程中的载体与细胞膜上的载体本质相同； 【提示】基因工程中的载体是 DNA 分子,是运输目的基因的工具；细胞膜上的载体是蛋白质,运输无机盐离子或小分子有机物等；6不同限制酶的识别序列不同,这属于酶的专一性特点； 基因工程概念的懂得【问题导思】如何懂得基因工程的概念？为什么不同生物的 DNA 分子能够重组？1对概念的分析DNA 重组、转基因等技应用技术术操作环境 生物体外操作对象 基因操作水平 DNA 分子水平剪切拼接导入表基本过程达结果 人类需要的基因产物2.从结构上分析,不同生物的 DNA 能够重组

10、的缘由1基本单位相同：不同生物的 DNA 分子都是由脱氧核苷酸构成的；2空间结构相同：不同生物的 DNA 分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规章的双螺旋结构；3碱基配对方式相同：不同生物的 DNA 分子中两条链之间的碱基配对方式均是 A 与 T 配对, G 与 C 配对；基因工程依据的原理是基因重组,这里的基因重组是指将来源不同的DNA 分子进行 “ 拼接” ,与有性生殖过程中的基因重组不同；2022济宁高二检测 以下表达符合基因工程概念的是 AB 淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B 淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株 C

11、用紫外线照耀青霉菌,使其 DNA 发生转变,通过挑选获得青霉素高产菌株D自然界中自然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA 整合到细菌 DNA 上【审题导析】此题的关键是 “ 符合基因工程的概念 ” ,需将选项中描述的内容与基因工程的概念比较,选出符合题意的选项；【精讲精析】基因工程是通过体外 DNA 重组和转基因等技术,给予生物以新的遗传特性,是在 DNA 分子水平上的设计和施工,所以 B 项正确； A 项描述的过程不涉及 “ 转基因 ” 技术,属于细胞工程； C 项属于诱变育种； D 项是自然条件下的基因重组,没有人为参加；【答案】B 基因工程的工具【问题导思】基因工程中各种工具的详细作用有哪

12、些？各种工具有什么作用特点？1限制性核酸内切酶1功能：识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列,并切割特定序列中的特定位点；如 EcoR限制酶识别的特定序列为GAATTC ,切割的特定位点是GA 之间的磷酸二酯键；2识别序列的特点：出现碱基互补对称, 无论是奇数个碱基仍是偶数个碱基,都可以找到一条中心轴线, 如图,中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的；如：GC GCCG| CG以中心线为轴,两侧碱基互补对称；CCAGG GGTCC以A T为轴,两侧碱基互补对称；3作用结果： DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式 黏性末端和平末端；当限制酶在它识别序列的中

13、心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时,产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的就是平末端 如下图 ；2DNA 连接酶 1两类 DNA 连接酶的比较种类E coli DNA 连接酶T4 DNA 连接酶来源大肠杆菌T4 噬菌体功能特性只能将双链 DNA 片段互补的缝合两种末端,但连接平末端黏性末端之间的磷酸二酯键连之间的效率较低相同点接起来都能缝合磷酸二酯键 如图 2DNA 连接酶与限制性核酸内切酶的比较区分作用 应用限制性核酸内切酶使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA 连接酶在 DNA 片段之间重新形成磷酸二用于目的基因和载体的连接酯键联系3D

14、NA 连接酶与 DNA 聚合酶比较相同点DNA 连接酶DNA 聚合酶催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键不同点模板不需要模板需要 DNA 的一条链为模板 作用对象游离的 DNA 片段单个的脱氧核苷酸作用结果形成完整的 DNA 分子形成 DNA 的一条链用途基因工程DNA 复制3.载体 1功能：作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内；利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制；2质粒作为运载体应具备的条件：能在受体细胞内稳固储存并大量复制；有多个限制酶切割位点,以便与外源基因连接；具有某些标记基因,以便进行挑选；载体应对受体细胞无毒害作用,否就受体细胞将受到损耗甚至死亡；几种酶的作用部位图解1作用

15、于 a磷酸二酯键 的酶有：限制酶、 DNA 连接酶、 DNA 聚合酶；2作用于 b氢键的酶只有解旋酶；下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA 分子的特定序列,并在特定位点对DNA 进行切割的示意图,请回答以下问题：1图中甲和乙代表 _2图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段,之间,乙中限制酶的切点是 _之间；切口的类型分别为 _、_；甲中限制酶的切点是 _3由图解可以看出,限制酶的作用特点是_ _4假如甲中 G 碱基发生基因突变,可能发生的情形是 _ _5基因工程中除了限制酶,仍需使用的工具酶及作用是_ _【审题导析】1限制酶 EcoR和 Hpa特异性识别的碱基序列分别是GAATTC 和 GTT

16、AAC ；2两酶切割 DNA 后,切口的类型分别为黏性末端和平末端；3载体是基因工程的工具,但不是工具酶；【精讲精析】从图解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA 片段,在相应的限制酶 EcoR、 Hpa的作用下,在特定的位点被剪切成两部分；前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开,形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开,形成的末端是平末端；【答案】1有特殊脱氧核苷酸序列的DNA 片段2黏性末端平末端G、AA、T3能识别双链 DNA 分子的特定脱氧核苷酸序列,并从特定的位点将DNA 分子切开4限制酶不能识别切割位点5DNA 连接酶,作用是将切下来的片段拼接成新的DNA 分子本 课

17、知 识 小 结网络 构建 ,基因工程的基本工具 分子手术刀限制性核来结作分子运输车基因进入受体常用质其他酸内切酶源果用细胞的载体载体粒载体噬菌动植载体分子缝合针DNA分作体衍生物病的条连接酶类用物毒件结 论 语 句1由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做 DNA 重组技术； 基因工程的基本原理是基因 重组,处理对象是 DNA 或基因；2基因工程的基本工具：“ 分子手术刀”限制性核酸内切酶；“ 分子缝合针”DNA 连接酶；“ 分子运输 车” 基因进入受体细胞的载体；3限制性核酸内切酶是能够特异性识别和切割DNA 分子的酶, 又叫限制酶； 限制性核酸内切酶切割DNA 分子

18、可产生黏性末端和平末端；4DNA 连接酶将双链 DNA 片断“ 缝合” 起来,复原被限制酶切开的两个磷酸二酯键；E coli DNA 连接酶能连接黏 性末端, T4DNA 连接酶既可“ 缝合” 黏性末端,又可“ 缝合” 平末端；5载体的作用是与含有外源基因 即目的基因 的 DNA 片段结合,将外源基因导入受体细胞中；12022 东营高二期中 科学家们经过多年的努力,创立了一种新兴生物技术基因工程,实施该工程的最终目的是 A定向提取生物体的DNA 分子B定向地对 DNA 分子进行人工“ 剪切”C在生物体外对 DNA 分子进行改造D定向地改造生物的遗传性状【解析】基因工程的定义就是在生物体外通过对

19、DNA 分子进行人工 “ 剪切” 和“ 拼接” ,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁衍, 使重组基因在受体细胞内表达,产生出人类所需的基因产物,也就定向地改造了生物的遗传性状；【答案】D 2在基因工程中,科学家所用的“ 剪刀” “ 针线” 和“ 载体” 分别是指 DNA 连接酶A大肠杆菌病毒、质粒、B噬菌体、质粒、 DNA 连接酶 C限制酶、 RNA 连接酶、质粒 D限制酶、 DNA 连接酶、质粒【解析】基因工程是在分子水平上的操作,对 DNA 分子进行操作的工具,主要有 “ 剪刀” 限制酶、 “ 针线” DNA 连接酶、 “ 载体 ” 质粒、动植物病毒等；【答案】D 3以下有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述,错误选项A一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B限制性核酸内切酶的活性受温度的影响C限制性核酸内切酶能识别和切割 RNA D限制性核酸内切酶可从原核