高中生物 1.1《工具酶的发现和基因工程的诞生》教案 浙科版选修3

用心 爱心 专心1 第一节第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生工具酶的发现和基因工程的诞生 教学目标 知识与能力方面 简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程 简述基因工程的原理和技术 过程与方法方面 1 运用所学的 DNA 重组技术的知识 模拟制作重组 DNA 模型 2 运用基因工程的原理 提出解决某一实际问题的方案 情感态度 价值观方面 关注基因工程的发展 体会 S T S 三者之间的关系 教学重点 DNA 重组技术所需要 3 种基本工具的作用 教学难点 基因工程载体需要具备的条件 教学方法 讲授法 教学课时 1 课时 教学过程 导入新课 1973 年转基因微生物 转基因大肠杆菌问世 1980 年第一个转基因动 物 转基因小鼠诞生 1983 年第一例转基因植物 转基因烟草出现 实现了一种生物 的某些基因在另一种生物中的表达 基因工程的理论基础和技术保障分别是什么 理论基础 DNA 双螺旋结构的发现 使科学家发现所有生物的 DNA 都是由四种脱氧核 苷酸聚合而成的 为来自异种的 DNA 拼接提供了结构基础 中心法则揭示了生物的遗传信 息传递的过程 而且所有的生物共用一套密码子 这使基因在异种生物细胞内表达成为了 可能 既然科学家意识到了上述可能之后 就开始探索转基因的技术手段 此时 几种基因 工程的工具的发现 为使这项技术最终成功了 基因工程的技术保障 限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 运载体 提出问题 限制性核酸内切酶是从什么生物体内发现的 它的作用有什么特点 限 制酶切开的 DNA 末端有什么特点 学生活动 阅读课文 总结限制性内切酶的作用特点和作用结果 总结归纳 科学家的基本意向也和同学们一样 单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源 DNA 的 侵入 在长期的进化过程中 使其必须有处理外源 DNA 的酶 科学家们经过不懈的努力 终于从原核生物中分离纯化出这种酶 叫做限制酶 迄今已从近 300 种微生物中分离出 4000 种限制酶 这种酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列 并且使每一条链中 特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 不同的限制酶识别的特定核苷酸序列也不同 这样就为我们切割 DNA 提供了多种特定 的 手术刀 但它们切割 DNA 后形成的末端有两种可能 一种形成黏性末端 一种形成 平末端 限制酶在它识别序列的中心位置两侧将 DNA 两条单链分割开 就形成黏性末端 而从 用心 爱心 专心2 识别序列的中心位置切开就产生平末端 提出问题 DNA 连接酶怎样将两个 DNA 片段连接 它连接的是什么化学键 它的作 用与 DNA 聚合酶有什么不同 学生活动 阅读课文 回答上述问题 总结归纳 DNA 连接酶能够将具有末端碱基互补的 即具有黏性末端 两个片段连接起来 拼接 的位置是由限制酶断开的磷酸二酯键 DNA 连接酶是将双链的 DNA 片段连接起来 就是说 DNA 连接酶是同时连接双链的切口 而 DNA 聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来 相同之处都是通过形成磷酸二 酯键来连接的 表 1 DNA 聚合酶和 DNA 连接酶的比较 DNA 聚合酶DNA 连接酶 化学本质 蛋白质蛋白质 作用部位 磷酸二酯键 单个脱氧核苷酸 片段 磷酸二酯键 DNA 双链片段 DNA 双链片段 模板 需要 不需要 提出问题 如何将重组 DNA 导入受体细胞中并稳定存在和表达 单纯的 DNA 片段是很难导入受体细胞的 有时即使进入受体细胞也不能稳定存在和表 达 所以我们将切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个 分子运输车 帮助 不 是任何的 分子运输车 都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体的 其中的理由要从 实际情况出发考虑才能清楚 下面老师提出四个问题供大家思考 1 假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样 2 作为载体没有切割位点将怎样 3 目的基因是否进入受体细胞 你如何去察觉 4 如果载体对受体细胞有害将怎样 不能分离会怎样 学生活动 根据上述问题 阅读课文 寻找答案 总结归纳 上述问题答案 1 导入受体细胞的目的基因不能复制 将在细胞增殖中丢失 2 载体没有切割位点 外源的目的基因不可能插入 3 如果载体上有遗传标记基因 这样 在载体进入受体细胞后 就可通过标记基因的 表达来检测 4 载体对受体有害 将影响受体细胞新陈代谢 进而使转入的目的基因也无立足之地 载体不能分离 就不能获得更多带有目的基因的载体 所以充当基因进入受体细胞载体的必要条件 1 能自我复制 2 有切割位点 3 有遗传标记基因 4 对受体细胞无害 易分离 目前通常利用的载体是 质粒 质粒是能 友好求得真知 自己解答这个问题 寄宿在细菌细胞内的小型的环状 DNA 下面让我们通过插图一起来认识质粒 尤其要 在质粒载体结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现 用心 爱心 专心3 生 找到 复制原点 说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制 找到 目的基因的插入位点 说明质粒有切割位点 找到 氨苄青霉素抗性基因 说明有标记基因的存在 将来可用含青霉素的培养 基鉴别 找到此质粒来自大肠杆菌 说明没有危害 大肠杆菌是非致病菌 大肠杆菌分裂快 也便于从大量复制个体中分离出来 板书设计 DNA 重组技术的基本工具 一 分子手术刀 限制酶 1 特点 2 作用 二 分子缝合针 DNA 连接酶 1 作用 2 种类 三 分子运输车 基因进入受体细胞的载体 1 条件 2 种类 随堂练习 1 判断题 1 质粒是能够自主复制的游离于拟核 DNA 的小型环状 DNA 分子 2 DNA 连接酶能够将任意两个 DNA 片段连接在一起 2 选择题 下图所示限制酶切割基因分子的过程 从图中可知 该限制酶能识别的碱基序列和切 点是 A CTTAAG 切点在C和T之间 B CTTAAG 切点在G和A之间 C GAATTC 切点在 G 和 A 之间 D G