高中生物《DNA重组技术基本工具》导学案新人教版选修

1、专题一 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具、教学目标:1. 简述基因工程的概念和原理。2.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。3. 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。二、教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。三、教学难点：基因工程载体需要具备的条件。四、使用方法1、请先复习必修一第 2章第3节 遗传信息的携带者一一核酸和必修二第 3章第2、节DNA分子的结构和 第6章 第2节基因工程及其应用，熟悉DNA分子的结构和基因工程的基本知识。3、用15分钟的时间预习课本，找出与原来学习过的知识的相同和更加细微的知识点。4、自主完成预习自测部分。五、【基础回扣】1

2、、 DNA含有指导生物体生命活动的，每个DNA分子包含着成百上千个基因，基因控制着的合成。研究证实，遗传密码 在动物、植物和微生物之间是的。2、DNA勺基本组成单位是，它包含 3部分分别是、。在右侧画出由 A、T、G C四种碱基组成的四种核苷酸组成的DNA分子的平面结构图，并说出DNA分子结构的特点3. 噬菌体侵染细菌的实验4. 原核生物的结构特点是什么？六、预习导引与思考探究一、基因工程的概念是别名操作环境操作对象操作水平结果(目的)二、科技探究之路一一基础理论和技术的发展催生了基因工程，了解基因工程的发展与哪些理论发现和技术发明有 紧密的关系？三、DNA重组技术的基本工具1、分子手术刀 ，

3、又称为。(1) 主要来源(分布)：(2) 功能：(3) 特点：(4) (作用结果)切割末端类型和特点：(5) 限制酶与DNA水解酶是一回事吗？作用分别是什么?2、分子缝合线一一(1) 功能：(2) 根据酶的来源，可以分为哪些类型？有什么异同?(3) DNA连接酶和DNA聚合酶的异同?3、分子运输车（1）通常用作为载体，还可以用作为载体，作用是（2）质粒的结构特点是：通过质粒的结构可以推测出具备什么条件才能充当分子运输车吗？各个条件的作用是什么?4、阅读“模拟制作” ，了解各步骤的做法。5、尝试完成“思考与探究”【预习自测】:1. 在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是（）A. 将目的基因

4、从染色体上切割出来B.识别并切割特定的 DNA核苷酸序列C.将目的基因与运载体结合D.将目的基因导入受体细胞2. 下列关于限制酶的说法不正确的是（）A. 限制酶广泛存在于各种生物中，在微生物细胞中分布最多B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列C限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性D.限制酶的作用只是用来提取目的基因3下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是：（）供体剪刀针线运载体受体A质粒限制性内切酶DNA1接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA1接酶限制性内切酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制性内切酶DNA1接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌

5、等DNA1接酶限制性内切酶提供目的基因的生物质粒4作为基因的运输工具一一运载体，必须具备的条件之一及理由是（）A. 能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B. 具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合D.它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存5. 人们常选用的细菌质粒分子往往含有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用（A.提高受体细胞的自然环境中的耐药性B. 有利于对目的基因是否导入进行检测C. 增加质粒分子的分子量D.【巩固训练】：1. DNA连接酶的重要功能是（）A.DNA复制时使母链与子链之间形成氢键C.

6、 将两条DNA片段末端之间的缝隙连接起来便于与外源基因连接B.黏性末端碱基之间形成氢键D.将单个核苷酸加到某 DNA片段末端形成磷酸二酯键2. （2005高考广东）以下有关 基因工程的叙述，正确的是（）A、基因工程是细胞水平上的生物工程C、基因工程产生的变异属于人工诱变3. 有关基因工程的叙述正确的是A限制酶只在获取目的基因时才用B.B、基因工程的产物对人类都是有益的D、基因工程育种的优点之一是目的性强重组质粒的形成是在细胞内完成的C.质粒都可以作为运载体D.蛋白质的氨基酸排列顺序可以为合成目的基因提供线索4.下列哪项通常不被用作基因工程的运载体（）A.细菌质粒 B .噬菌体C.动植物病毒D

7、.细菌核区的 DNA5.两个核酸片段在适宜的条件下，经X酶的作用，发生下述变化,则X酶是（）A.DNA连接酶B.RNA 聚合酶C.DNA聚合酶D. 限制酶6 下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，A A I TC 6 I I I GCAr TI n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. GAATTC切点在C和T之间选做题：7. 下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是（）I A G Ug r aC C A rTG CA.B.C.D.& 2005天津（1）限制性内切酶I的识别序列

8、和切点是一 GJ GATC，限制性内切酶H的识别序列和切点是 J GAT。在质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶H的切点。 请画出质粒被限制酶I切割后形成的黏性未端。 请画出目的基因两侧被限制酶n切割后形成的黏性未端。 在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性未端能否连接起来？为什么？分析：本题主要考察黏性末端的知识。解答本题的关键是理解限制酶的特点。在切割目的基因和运载体时，一定要使用同一种限制性内切酶，这样，切出的切口才一样，才能进行碱基互补配对连接起来。两个黏性末端只要一样就可以 进行碱基互补配对，再通过DNA连接酶连接起来。【课后检测】1. 下列对基因工

9、程的理解，正确的是（）它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程对基因进行人为改造是体外进行的人为的基因重组 在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA主要技术为体外 DNA重组技术和转基因技术在DNA分子水平进行操作 一旦成功，便可遗传A.B.C.D.解析：基因工程可以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殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，而不是对基因进行人为改造。答案：D2. 关于限制性内切酶识别序列和切开部位的特点，叙述错误的是（）A.所识别的序列都可以找到一条中轴线B.中轴线两侧的双链 DNA上的碱基是反向对称重复排列C.只识别和切

10、断特定的核苷酸序列D.在任何部位都能将 DNA切开解析：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。答案：D3. 下列有关限制性核酸内切酶的说法，正确的是（）A.限制酶主要从真核生物中分离出来B.限制酶的识别序列只能由 6个核苷酸组成C. 限制酶能识别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使链间的氢键断裂D. 限制酶切割产生的 DNA片段末端有两种形式解析：限制酶主要存在于微生物中。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，切开后形成原来互补配对的两种末端。答案：D4. DNA连接酶的作用是（）A.识别DNA分子上的特定碱基

11、序列 B.将DNA分子长链切开C.将碱基进行配对D.将来源不同的两个 DNA片段进行连接解析：限制酶才能识别特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。答案：D5作为基因工程中的“分子运输车”一一载体，应具备的条件是（）必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去大小应合适，太大则不易操作A.B.C.D.解析：基因操作中要获取目的基因必须有一个或多个限制酶的切割位点，以便

12、目的基因可以插入到载体上；载体必须具 备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制；必须带有标记基因，以便进行重组后的筛选；必须是安全的；大小应合适，太大则不易操作。答案：D6. 大肠杆菌的质粒常被用来做基因工程中的载体，这与它的哪项优点有关（）A.具有黏性末端B.分子呈环状，便于限制酶切割C.对宿主细胞的生存没有决定性作用D.分子小，能自主复制，有标记基因解析：结合基因工程中的“分子运输车”一一载体应具备的条件分析，大肠杆菌的质粒分子小，能自主复制，有标记基 因。答案：D7. 下列说法中，正确的是（）A.DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B.限制酶的切口一定是

13、 GAATT碱基序列C. 质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D. 利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”解析：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，细胞中有多种 限制酶，不同的限制酶的切口是不同的。质粒是基因工程中常用的运载体，但不是唯一的。答案：D8. 番茄在运输过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟的激素的合成能力，可使番茄的贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请完成下列问题：（1）促进果实成熟的重要激素是 _，它能够发生的化学反应类型有

14、_和。（2）在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是，基因的“针线”是，基因的“运输工具”是 。（3一）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是、和解析：本题主要考查基因工程操作的工具。结合植物激素调节的知识，促进果实成熟的激素是乙烯，从化学角度看能够发生的化学反应有加成、氧化和聚合反应。基因工程方法育种与杂交育种、诱变育种相比，主要有目的性强、育种周期 短和克服远缘杂交不亲和等优点。答案：（1）乙烯 加成 氧化 聚合（2）限制酶 DNA连接酶 运载体（3）目的性强育种周期短 克服远缘杂交的障碍9. 人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白

15、质。请根据下面图解完成下列问题：获得甲生物合成的蛋白质的mRNA A 目的基因 B 与质粒DNA重组 C 导入乙生物细胞D 获得甲生物的蛋白质。（1） A过程需要加入的核苷酸所含的碱基是 （填符号），此外，还必须加入 酶。（2） B过程首先要用 切断质粒DNA再用将目的基因与质粒连接重组在一起。此过I G程中，若目的基因的黏性末端为：则其载体（质粒）与之相对应的黏性末端是 。解析：本题主要考查基因工程的有关操作。结合中心法则，由 mRNA合成基因，要用到的原料是四种脱氧核苷酸，用到的酶是逆转录酶，基因剪刀是限制性内切酶，DNA连接酶是“分子缝合针”。答案：（1）A、T、C G反转录（2）限制性

16、内切酶DNA连接酶10. 在药品生产中，有些药品如干扰素、白细胞介素、凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价格十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自20世纪70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量、低成本的药品，请分析完成下列问题：（1）在基因工程中，质粒是一种最常用的 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状_分子。(2) 在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具是 和 =_。(3) 将含有“某

17、激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内 的合成包括 _和_两个阶段。解析：本题主要考查基因工程的工具和操作过程。限制性核酸内切酶一一“分子手术刀”、DNA连接酶一一“分子缝合针”、基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车”，其中最常用的运载体是质粒，蛋白质合成过程包括转录和翻译。答案：(1)基因的载体 DNA ( 2)限制性内切酶DNA连接酶(3)转录 翻译11. 根据下面实验原理和材料用具，设计实验选择运载体一一质粒，探究质粒的抗菌素基因所合成的抗菌素类别。实验原理：作为运载体的质粒，须有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的细

18、菌，其质 粒才可能用作运载体。材料用具：青霉素、四环素的 10万个单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一 次性注射器、蒸馏水、恒温箱。方法步骤：第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标号1、2、3,在酒精灯旁，用三支注射器，分别注入1毫升蒸馏水、青霉素液和四环素液，并使之分布在整个培养基表面。第二步：将接种环在酒精灯火焰上方灼烧灭菌，并在酒精灯火焰旁取种，然后对三个培养皿接种。第三步：将接种后的三个培养皿放入37 C的恒温箱中培养 24小时。预期结果分析：(1) 设置 1 号的目的是 _，出现的现象是 _。(2) 如果1、2、3号培养皿的细菌都正常生长，说明 _;如果

19、1、2号培养皿的细菌 能正常生长，3号培养皿的细菌不能正常生长，则说明;如果1、3号培养皿的细菌能正常生长，2号培养皿的细菌不能正常生长，则说明 ;如果只有1号培养皿的细菌能正常生长，2、3号培养皿的细菌都不能正常生长，则说明解析：本题主要考查对照实验的结果分析。青霉素、四环素是抗生素，会抑制微生物的繁殖，所以只有具备与之相对应的抗性的微生物才能生存。因此在培养皿2、3号，分别注入1毫升青霉素、四环素液之后，就构成了选择培养基，只有对青霉素有抗性的微生物才能在3号培养皿中生长，只有对四环素有抗性的微生物才能在3号培养皿中生长。答案：(1)对照 细菌能正常生长(2)此细菌的质粒上既有抗青霉素基因也有抗四环素基因此细菌的质粒上有抗青霉素基因但无抗四环素基因此细菌的质粒上有抗四环素基因但无抗青霉素基因此细菌的质粒上既无抗青霉素基因也无抗四环素基因【疑难解析】1、比较有关的DNA酶(1) DNA水解酶：能够将 DNA水解成4种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖、四种碱基(2) DNA解旋酶：作用的部位是氢键,结果是DNA双螺旋打开，形成 DNA单链。注意：使 DNA解成两条长链的方法除 用解旋酶以外，在适当的高温(如94C)、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。(3) DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。(4) DNA连接酶：是通过磷酸二酯