重组DNA技术的基本工具学案-高二下学期生物人教版选择性必修3

《基因工程》单元导学案 单元概览你敢挑战吗设计一个让普通水稻在胚乳细胞中能合成胡萝卜素的方案。你将学哪些知识基因工程的工具、操作流程以及应用和改造方案期望你学会什么理解基因工程的原理、所需工具、操作步骤以及应用；能根据实际需要改造并设计一个转基因产品的生产方案。给你支招明确基因工程的操作水平；准确把握基因的结构；联系基因表达的过程及基因决定生物性状的途径。重组DNA技术的基本工具学习目标：概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学、分子生物学等学科基础上发展而来的。阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。学习要求：能根据基因工程的理论基础，分析推导出基因工程必需的工具以及基本的操作步骤。能根据实际情况准确选择合适的限制性内切酶，并推测切割后的连接情况。能对表达载体构建的过程准确表述并明确各部分的作用。学习过程：基因工程的概述【资料分析】科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了另一种思路：向浆细胞中导入无限增殖调控基因(prG)，使浆细胞在体外培养的条件下也具有无限增殖的能力。结合以上资料思考以下问题：①无限增殖调控基因(prG)与浆细胞中的基因在结构上有什么区别？②能否把细胞质中的prG基因整合到浆细胞的染色体DNA中？为什么？③整合后的prG基因能否在浆细胞中表达？为什么？阅读P70相关内容，归纳基因工程的概念和理论基础。概念：指按照人们的愿望,通过等技术,赋予生物,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看,由于基因工程是在上进行设计和施工的,因此又叫作技术。2.基因工程的基础理论包括；所需的的技术支持包括。①DNA是遗传物质的证明②基因转移载体的发现③工具酶的发现④DNA双螺旋结构和中心法则的确立⑤DNA体外重组的实现⑥重组DNA表达实验的成功⑦PCR技术的发明⑧遗传密码的破译继续思考：将无限增殖调控基因(prG)整合到浆细胞的染色体DNA中需要解决什么问题？重组DNA技术所需三种基本工具及其作用限制性内切核酸酶(限制酶)【自主学习】阅读教材P71，完成以下填空：①来源:限制酶主要是从中分离纯化出来的。②功能:识别双链DNA分子的

,并且使每一条链中特定部位的断开。③特点:具有,表现在两个方面:识别——双链DNA分子的某种特定序列。切割——特定核苷酸序列中的。④作用结果:当限制酶在它识别序列的将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是;当限制酶在它识别序列的切开时,产生的是。思考以下问题：①你能根据所掌握的知识，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么吗？②为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA?【习题巩固】1.下列关于限制性内切核酸酶(限制酶)的叙述,正确的是 ()A.均来源于原核生物B.识别序列均由6个核苷酸组成C.特异性表现在识别和切割两个方面D.也可识别RNA分子的特定核苷酸序列2.如图表示限制酶切割某DNA分子的过程,从图中可知,该限制酶能识别的碱基序列及切割位点是 ()A.5'-CTTAAG-3',切点在C和T之间B.5'-CTTAAG-3',切点在G和A之间C.5'-GAATTC-3',切点在G和A之间D.5'-CTTAAC-3',切点在C和T之间DNA连接酶——“分子缝合针”【自主学习】阅读教材P72，完成以下表：①功能:将“缝合”起来,恢复被限制酶切开的。②种类项目E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体作用特点只能将具有互补的DNA片段连接起来,不能连接具有的DNA片段既可以“缝合”双链DNA片段互补的,又可以“缝合”双链DNA片段的,但连接平末端的效率相对较低作用部位③限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶的分析比较名称作用部位作用底物形成产物限制酶DNA连接酶DNA聚合酶【习题巩固】1.根据如图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是 ()A.DNA连接酶可以连接c处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.限制酶可以切断a处2.对DNA连接酶的功能描述正确的是 ()A.将碱基、脱氧核糖和磷酸之间的化学键连接起来B.在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端C.用于DNA复制时母链与子链间形成氢键D.与DNA聚合酶作用的部位相同,作用对象不同基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”【自主学习】阅读教材P72，完成以下内容：质粒:分子质量较小的、环状的、裸露的,独立于原核细胞的拟核或①种类真核细胞细胞核之外。噬菌体和等将目的基因到宿主细胞中去。②目的在受体细胞内对目的基因进行大量。③分析出作为载体的必备条件及原因：【合作探究】养殖家禽的饲料中富含谷物,纤维素是谷物中的重要成分,但家禽消化道中缺少能降解纤维素的酶,阻碍了家禽对饲料的吸收与利用。研究人员利用重组DNA技术改造乳酸杆菌,将其添加于饲料中,以提高家禽养殖效率。如表为改造过程中所使用的几种限制酶识别序列及切割位点。限制酶EcoRⅠBamHⅠMfeⅠHindⅢ识别序列及切割位点↓5'-GAATTC-3'3'-CTTAAG-5'↑↓5'-GGATCC-3'3'-CCTAGG-5'↑↓5'-CAATTG-3'3'-GTTAAC-5'↑↓5'-AAGCTT-3'3'-TTCGAA-5'↑问题1.若某DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列,该DNA分子将被切成的DNA片段数目、断裂磷酸二酯键的数目分别是多少?2.EcoRⅠ和MfeⅠ切割后产生的黏性末端能否被DNA连接酶连接?请说明理由。3.若改造过程中,研究人员用BamHⅠ和HindⅢ切割外源DNA获得目的基因,质粒上是否需要添加BamHⅠ和HindⅢ的切割位点?为什么?【习题巩固】1.基因工程中,需要使用限制酶切割目的基因和质粒。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是↓—GGATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓—GGATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓—GATC—。(1)根据已知条件和图回答下列问题:①上述质粒用限制酶