选修3--1.1-DNA重组技术的基本工具学案.doc

太原27中生物高二年级选修3现代生物科技专题学案 我主动、我努力、我成功 专题1 基 因 工 程 1.1 DNA重组技术的基本工具【学习内容】选修3现代生物科技专题专题1基因工程 1.1DNA重组技术的基本工具【学情分析】 1. 报刊、杂志、广播、电视和网络等媒体都有基因工程技术的介绍，高中学生已经了解了一些基因工 程的相关信息和成果；知道一些基因工程的产品。 2. 必修2中，学生学习的DNA分子的结构、基因工程等知识都是学习本节的基础。【学习目标】1简述基因工程的概念。2简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。3运用所学DNA重组技术的知识模拟制作重组DNA模型。【学习重点】DNA重组技术所需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。【导学策略】1. 充分利用学生已有的知识基础，引导学生自己发现新问题，探索新知识。2. 创设问题情境，引导学生在交流、讨论、展示和质疑中学习新知识。3. 引导学生从基因工程的整体思考载体需要具备哪些条件，突破本节的难点。4. 充分利用教材中的插图，并结合教具和学具的模拟活动等突破重、难点。【教具】 多媒体、剪刀、透明胶带、多条红白两色的纸条（将白色纸条两端连接形成环状）【学具】 剪刀、透明胶带、多条红白两色的纸条（将白色纸条两端连接形成环状）【学习流程】1、 课前个人自主学习（一）基因工程的概念 基因工程是指按照 ，进行严格的设计，并通过体外_和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的_和_。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫做_技术。（二）DNA重组技术的基本工具 1、“分子手术刀”_（1）来源：主要是从_生物中分离纯化出来的。（2）种类: 约 种。（3）特点：能够_， 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的_键断开。（4）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： _； _。2、“分子缝合针”_常用类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源 特点连接 连接 作用将双链DNA片段“缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 键3、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体（1）种类：_、_、_（2）质粒是一种 的、结构 、 于细菌拟核DNA之外，并具有自我 能力的很 的 链 状 分子。（3）载体具备的条件 有一个或多个 ，供 ； 在细胞中进行 ，或 ； 有特殊的 ，便于筛选，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等。2、 课上小组合作学习（一）基因工程的概念操作环境体 操作水平 水平基本过程 拼接 表达结果符合人们需要的新的 和 特点 改造生物的遗传性状原理 思考：基因工程是否改变了基因？ （2） DNA重组技术的基本工具 1. 限制性核酸内切酶 利用学具模拟限制性核酸内切酶的作用特点及作用结果。（参考以下两种限制酶：EcoR限制酶：识别的DNA序列是GAATTC，切割位点在G和A之间。 Sma限制酶：识别的DNA序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。思考：在切割含目的基因的DNA分子时，限制酶切割几个磷酸二酯键，为什么？ 要获得相同的黏性末端，一定要使用同一种限制酶切割吗？2. 利用学具模拟DNA连接酶的作用过程，说明DNA连接酶的作用部位。 思考：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？DNA连接酶DNA聚合酶作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成 键是否需要模板 连接DNA单/双链 链 链作用过程在 之间形成磷酸二酯键将 通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链作用结果将两个DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子3. 从基因工程的整体思考，质粒需具备哪些条件？为什么？4. 利用学具模拟制作重组DNA分子，简述过程。 思考：将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR酶切，酶切产物用DNA连接酶连接后，由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 和 三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行筛选。为了防止目的基因和质粒在酶切后产生的末端发生任意连接，有哪些措施呢？说一说，你还有哪些困惑？【达标检测】1下表关于基因工程中有关基因操作的工具及对应的内容，正确的组合是( )分子手术刀分子缝合针分子运输车A限制性内切酶DNA连接酶提供目的基因的生物BDNA连接酶限制性内切酶质粒C限制性内切酶DNA连接酶质粒DDNA连接酶限制性内切酶接受目的基因的生物 2. 实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性核酸内切 酶。从大肠杆菌中提取的一种限制酶EcoRI，能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间。 这是应用了酶的 （ ） A.高效性 B.专一性 C.多样性 D.催化活性受外界条件影响3限制性核酸内切酶的作用部位是（ ） A识别的碱基序列之间的碱基对 B相邻的两个磷酸之间的磷酸二酯键 C相邻两个核苷酸之间的磷酸二酯键 D相邻两个碱基之间的磷酸二酯键4. DNA连接酶的作用是 （ ） A. 使质粒和目的基因的黏性末端之间形成氢键 B. 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 C. 使重组DNA与宿主DNA相连 D. 使单个的脱氧核苷酸连接形成一条链5下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是 （ ） A其化学本质都是蛋白质 BDNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键 C在基因工程操作中可用DNA聚合酶代替DNA连接酶 D它们不能被反复利用6. 下列有关质粒的叙述，正确的是 （ ） A质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 B质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子 C质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制 D细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的7以下说法正确的是 （ ） A所有的限制酶都只能识别同一种核苷酸序列 B质粒是基因工程中唯一的载体 C运载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 DDNA连接酶与DNA聚合酶都是连接磷酸二酯键的，所以它们的作用是相同的8科学家常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提高受体细胞在自然环境中的耐热性 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便于与外源基因连接成DNA的过程。【作业设计】1. 填表作用底物作用部位形成产物限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶DNA酶2. 限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) CTGCA (2) AC (3) GC G TG CG (7) GT (8)AATTC CA G请用DNA连接酶将它们连接起来:_和_能连接成_;_和_能连接成_;_和_能连接成_;_和_能连接成_。3.限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。（1）请画出质粒被限制酶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？【教学反思】1. 通过直观教学手段、模型构建等，有效的突破了本节重点。本节课中，学生将限制酶切割DNA、DNA连接酶将基因载体和目的基因连接起来等抽象的、微观的过程通过模型模拟出来，激发了学习积极性，在轻松愉快的氛围中突破了重点。2. 对教材内容进行了适当的“改进”。模型方法贯穿整节课，并将重组DNA模拟制作的材料进行了改进，将红绿两色的硬纸板更换为红白两色的纸条，并将白色纸条两端用固体胶连接起来，形成一个纸环。如此改进有以下优点：质粒是最常用的基因载体，用纸环来代表质粒，既简单形象又紧贴教材，有利于学生突破学习难点。3 认真分析学情，充分利用学生已有的知识基础，如DNA的结构、酶的专一性、基因操作的三种工具的基本知识等，引导学生对新旧知识之间的异同进行分析比较，通过抽象和概括以形成新概念，从而使新旧知识融合为知识的体系。4. 反思不足，及时改进。在本节课的教学中，还存在一些不足之处。例如，由于时间分配不合理，导致在某些问题上，学生自学、讨论不很充分；课前预习完成不好，部分学生难以跟上老师的节奏。参考答案：【达标检测】CBCBABCB【作业设计】 1. 作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键 黏性末端或平末端DNA连接酶DNA分子片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核