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第3章
基因工程
第1節(jié)
重組DNA技術(shù)的基本工具
人教版
高中生物
闡明重組DNA技術(shù)的基本工具及DNA的粗提取與鑒定。
1.文化基礎(chǔ)：重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具及DNA粗提取與鑒定。
2.自主發(fā)展：認(rèn)同基因工程技術(shù)及其發(fā)展過(guò)程。
3.社會(huì)參與：利用重基因工程基本原理探究遺傳病診斷等社會(huì)實(shí)踐
學(xué)習(xí)目標(biāo)
從社會(huì)中來(lái)
番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲。當(dāng)番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會(huì)大大下降。科學(xué)家通過(guò)精心設(shè)計(jì)，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。
DNA雙螺旋的直徑只有2
nm，對(duì)如此微小的分子進(jìn)行操作是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作,更需要專(zhuān)門(mén)的“分子工具”。那么,科學(xué)家究競(jìng)用到了哪些“分子工具”?這些“分子工具”各具有什么特征呢?
提示：科學(xué)家用到了限制酵、DNA連接酵、載體等“分子工具”。限制酶能識(shí)別雙DNA分子的特定核苷酸序列，并將DNA雙鏈切斷，形成具有黏性術(shù)端或平術(shù)端的片段。DNA連接酵催化醉胺酯鍵的形成，
即催化一個(gè)DNA片段3'端的羥基與另一個(gè)DNA片段5'端的磷酸基團(tuán)上的羥基連接起來(lái)形成酯鍵。載體上可以插入外源基因，它能攜帶該基因進(jìn)人受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或者整合到受體DNA上，隨著受體DNA同步復(fù)制。載體一般還帶有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組DNA分子的篩選。
一、基因工程及其誕生與發(fā)展
1．基因工程的概念
(1)操作場(chǎng)所：_______________________。
(2)操作技術(shù)：______________________等技術(shù)。
(3)操作結(jié)果：賦予生物新的____________________，創(chuàng)造出更符合
人們需要的新的__________________和生物產(chǎn)品。
(4)操作水平：_____________________水平。
生物體外
轉(zhuǎn)基因
遺傳特性
生物類(lèi)型
DNA分子
2．基因工程的誕生和發(fā)展
(1)基因工程的誕生
①1944年，艾弗里等人通過(guò)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了遺傳物質(zhì)是___________，還證明了DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移。
②1953年，沃森和克里克建立了________________________模型并提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說(shuō)。
③1961年，尼倫伯格和馬太破譯了第一個(gè)編碼氨基酸的_______________。
④20世紀(jì)70年代初，多種限制酶、________________酶和逆轉(zhuǎn)錄酶被相繼發(fā)現(xiàn)，為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創(chuàng)造了條件。
⑤1973年，科學(xué)家證明_________________可以作為基因工程的載體，構(gòu)建____________________，使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)物種間的基因交流。
DNA
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
密碼子
DNA連接
質(zhì)粒
重組DNA
(2)基因工程的發(fā)展
①1982年，第一個(gè)基因工程藥物_______________________被批準(zhǔn)上市。
②1984年，我國(guó)科學(xué)家朱作言領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)培育出世界上第一條
______________________
。
③1985年，穆里斯等人發(fā)明________，為獲取目的基因提供了有效手段。
④1990年，____________________計(jì)劃啟動(dòng)。2003年，該計(jì)劃的測(cè)序任
務(wù)順利完成。
⑤21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家發(fā)明了多種________________________，可以實(shí)現(xiàn)
低成本測(cè)定大量核酸序列，加速了人們對(duì)基因序列的了解。
⑥2013年，華人科學(xué)家張鋒及其團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道利用最新的_____________
技術(shù)編輯了哺乳動(dòng)物基因組。
重組人胰島素
轉(zhuǎn)基因魚(yú)
PCR
人類(lèi)基因組
高通量測(cè)序技術(shù)
基因組編輯
二、DNA重組技術(shù)的基本工具
“分子運(yùn)輸車(chē)“
”分子手術(shù)刀“
“分子縫合針”
（一）．限制性?xún)?nèi)切核酸酶(又稱(chēng)限制酶)——“分子手術(shù)刀”
(1)來(lái)源：主要來(lái)自____________________。
原核生物
(2)作用特點(diǎn)：具有專(zhuān)一性，表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面
①能夠識(shí)別________________________中特定的核苷酸序列。
②能夠切割特定序列中的_______________。
雙鏈DNA分子
(3)功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種
特定_________________，并使每一條鏈中
特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的______________
斷開(kāi)。
核苷酸序列
磷酸二酯鍵
磷酸二酯鍵
特定位點(diǎn)
(4)識(shí)別序列的特點(diǎn)：遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基，都可以找到一條____________________。
中心軸線(xiàn)
①已知限制酶EcoR
Ⅰ識(shí)別的_____________和_____________________為G↓AATTC，產(chǎn)生
_______________________。
堿基序列
酶切位點(diǎn)
中心軸線(xiàn)
黏性末端
黏性末端
②已知限制酶Sma
Ⅰ識(shí)別的_____________和_____________________為CCC↓GGG，產(chǎn)生
_______________________。
堿基序列
酶切位點(diǎn)
平末端
中心軸線(xiàn)
平末端
（5）EcoR
Ⅰ限制酶和Sma
Ⅰ限制酶識(shí)別的________________不同，切割位點(diǎn)___________，說(shuō)明限制酶具有___________________。
堿基序列
不同
專(zhuān)一性
（二）DNA連接酶—“分子縫合針”
(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的______________________。
(2)種類(lèi)
種類(lèi)比較
E.coli
DNA連接酶
T4
DNA連接酶
來(lái)源
特點(diǎn)
大腸桿菌
T4噬菌體
只能連接黏性末端
既可以連接黏性末端，又可以連接平末端
磷酸二酯鍵
(3)限制性?xún)?nèi)切核酸酶與DNA連接酶的關(guān)系
作用
應(yīng)用
限制性?xún)?nèi)切核酸酶
DNA連接酶
使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂
在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵
用于提取目的基因和切割載體
用于目的基因和載體的連接
思考與討論：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？
提示：DNA連接酶與DNA聚合酶的比較
比較項(xiàng)目
DNA連接酶
DNA聚合酶
相同點(diǎn)
不同點(diǎn)
是否需要模板
接DNA鏈
作用過(guò)程
作用結(jié)果
用途
作用實(shí)質(zhì)相同，都是催化磷酸二酯鍵的形成
不需要
需要
雙鏈
單鏈
在兩個(gè)DNA片段間形成磷酸二酯鍵
將單個(gè)核苷酸加到已存在的DNA單鏈片段上，形成磷酸二酯鍵
將已存在的DNA片段連接
合成新的DNA分子
基因工程
DNA復(fù)制
（三）基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”
1．種類(lèi)
(1)常用載體：_____________，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，具有自我復(fù)制能力的很小的__________________分子。
(2)其他載體：________________、________________________等。
質(zhì)粒
雙鏈環(huán)狀DNA
噬菌體
動(dòng)植物病毒
(2)有切割位點(diǎn)：有一個(gè)至多個(gè)_______________________，供外源基因
插入。
2．具備條件
(1)能自我復(fù)制：能夠在__________________中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。
受體細(xì)胞
限制酶切割位點(diǎn)
(4)無(wú)毒害作用：對(duì)________________無(wú)毒害作用，否則____________將受到損傷甚至死亡。
說(shuō)明：一般來(lái)說(shuō)，天然載體不能同時(shí)滿(mǎn)足所有條件，要對(duì)其進(jìn)行人工改造才可以使用。
(3)具有標(biāo)記基因：具有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的_________________________。
鑒定和選擇
受體細(xì)胞
受體細(xì)胞
3.質(zhì)粒
①質(zhì)粒的本質(zhì)：是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立于真核細(xì)胞的細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有_________________能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。
②質(zhì)粒適于作基因運(yùn)載體的特點(diǎn)
Ⅰ.質(zhì)粒分子上有一個(gè)至多個(gè)____________________位點(diǎn)，供外源DNA片段插入其中。
Ⅱ.攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，能在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或__________________________，隨受體細(xì)胞DNA同步復(fù)制。
Ⅲ.人工改造的質(zhì)粒常帶有______________________，便于重組DNA分子的篩選。
自我復(fù)制
限制酶切割
整合到受體DNA上
標(biāo)記基因
4．作用
(1)用它作為_(kāi)______________，將__________________送入受體細(xì)胞中。
(2)利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)__________________進(jìn)行大量復(fù)制。
運(yùn)輸工具
目的基因
目的基因
三．思考與討論
（1）剪刀和透明膠條分別代表哪種“分子工具”?
提示：剪刀代表限制酶;透明膠條代表DNA連接酶。
（2）你制作的黏性末端的堿基能不能互補(bǔ)配對(duì)?如果不能，可能是什么原因造成的?
（3）你插入的DNA片段能稱(chēng)得上一個(gè)基因嗎?
提示：根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作的情況進(jìn)行指導(dǎo)。如果制作的黏性末端的堿基不能互補(bǔ)配對(duì)，可能是剪切位點(diǎn)或連接位點(diǎn)選得不對(duì)，也可能是其他原因。
提示：不能，因?yàn)榛虻拈L(zhǎng)度一般在100個(gè)堿基對(duì)以上。
隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)和銷(xiāo)售“分子工具”的公司大量涌現(xiàn)。感興趣的話(huà),你可以登錄這些公司的網(wǎng)站，查詢(xún)和了解相關(guān)產(chǎn)品的特點(diǎn)、價(jià)格和使用說(shuō)明等。有些這樣的公司已成功上市，你還可以通過(guò)分析公司的股票價(jià)格走勢(shì)，大致了解公司的經(jīng)營(yíng)狀況以及投資者目前對(duì)該行業(yè)的認(rèn)可程度。
四．到社會(huì)中去
提示：在調(diào)查中需要
了解企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品的種類(lèi)和產(chǎn)量、銷(xiāo)售渠道和銷(xiāo)售情況等，這樣才有可能對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況進(jìn)行正確的判斷。
五．探究與實(shí)踐
DNA
的粗提取與鑒定
1.實(shí)驗(yàn)原理：DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面存在差異，可以利用這些差異，選用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)方法對(duì)它們進(jìn)行提取。例如：DNA不溶于_____________，但某些蛋白質(zhì)溶于___________，利用這一原理，
可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的______________中溶解度不同，它能溶于2molL的________________。在一定溫度下，DNA遇到_____________試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此_______________試劑可以作為鑒定DNA的試劑。
酒精
酒精
NaCL溶液
NaCL溶液
二苯胺
二苯胺
2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程
2．實(shí)驗(yàn)步驟
(1)稱(chēng)取30
g洋蔥，切碎，加入10
mL研磨液，充分研磨。
(2)漏斗中墊_________，將研磨液過(guò)濾到燒杯中，4
℃處理，取上清液。
(3)在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的____________溶液，靜置2～3
min，用玻璃棒沿同一方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去水分。
(4)取兩支20
ml的試管編號(hào)A、B，各加入2
mol/L的_____________溶液5
mL，將絲狀物溶于B試管的NaCl溶液中。然后向兩支試管中各加入4
mL的__________________。混勻后，將試管置于_____________中加熱5
min。
(5)結(jié)果觀察：A試管_______________，B試管_________________。
紗布
酒精
NaCl
二苯胺試劑
不變藍(lán)
變藍(lán)色
沸水
3.結(jié)果分析與評(píng)價(jià)
1.你提出白色絲狀物或沉淀物了嗎?用二苯胺試劑鑒定的結(jié)果如何?
提示：觀察提取的DNA的顏色，如果不是白色絲狀物，說(shuō)明DNA中的會(huì)質(zhì)較多。二苯胺試劑鑒定呈現(xiàn)藍(lán)色說(shuō)明實(shí)驗(yàn)基本成功;如果不呈現(xiàn)藍(lán)色，可能的原因有所提取的DNA含量低，或者在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)了失誤等。
2.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些雜質(zhì)嗎?
提示：本實(shí)驗(yàn)粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等雜質(zhì)。
3.與其他同學(xué)提取的DNA進(jìn)行比較，看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何不同，分析產(chǎn)生差異的原因。
提示：本實(shí)驗(yàn)可以采取分組的方式進(jìn)行。
可以選取不同的實(shí)驗(yàn)材料;也可以在閱資料了解其他提取DNA的方法，對(duì)同種材料采用不同的方法。最后從多方面比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如DNA的純度、DNA的顏色、二苯胺試劑顯色的深淺等，看看哪種實(shí)驗(yàn)材料、哪種提取方法的效果更好。
進(jìn)一步探究：本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)DNA進(jìn)行了粗提取,請(qǐng)查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)室提取純度較高的DNA的一種方法，并與本實(shí)驗(yàn)中所使用的方法進(jìn)行比較，總結(jié)兩種方法的異同。
提示：本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)DNA進(jìn)行了粗提取,請(qǐng)查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)室提取純度較高的DNA的一種方法，并與本實(shí)驗(yàn)中所使用的方法進(jìn)行比較，總結(jié)兩種方法的異同。
五．總結(jié)與練習(xí)
1．作為基因的運(yùn)輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是(　
　)
A．能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因
B．具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)
C．具有某些標(biāo)記基因，以使目的基因能夠與其結(jié)合
D．對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)傷害，以便于重組DNA的鑒定和選擇
提示：作為載體必須能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因，A正確；作為載體必須具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的插入，而不是表達(dá)，B錯(cuò)誤；作為載體必須具有標(biāo)記基因，以便于重組DNA的篩選，C錯(cuò)誤；作為載體必須是安全的，對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，以便宿主細(xì)胞能進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，D錯(cuò)誤。
A
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
《重組DNA技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì)
課題
基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具
單元
第三章
學(xué)科
生物
年級(jí)
高二
學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
闡明重組DNA技術(shù)的基本工具及DNA的粗提取與鑒定。1.文化基礎(chǔ)：重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具及DNA粗提取與鑒定。2.自主發(fā)展：認(rèn)同基因工程技術(shù)及其發(fā)展過(guò)程。3.社會(huì)參與：利用重基因工程基本原理探究遺傳病診斷等社會(huì)實(shí)踐
重點(diǎn)
重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具及DNA粗提取與鑒定。
難點(diǎn)
基因工程載體需要具備的條件。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
從社會(huì)中來(lái)番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲。當(dāng)番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會(huì)大大下降。科學(xué)家通過(guò)精心設(shè)計(jì)，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。DNA雙螺旋的直徑只有2
nm，對(duì)如此微小的分子進(jìn)行操作是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，更需要專(zhuān)門(mén)的“分子工具”。那么,科學(xué)家究竟用到了哪些“分子工縣”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？提示：科學(xué)家用到了限制酵、DNA連接酵、載體等“分子工具”。限制酶能識(shí)別雙DNA分子的特定核苷酸序列，并將DNA雙鏈切斷，形成具有黏性術(shù)端或平術(shù)端的片段。DNA連接酵催化醉胺酯鍵的形成，
即催化一個(gè)DNA片段3'端的羥基與另一個(gè)DNA片段5'端的磷酸基團(tuán)上的羥基連接起來(lái)形成酯鍵。載體上可以插入外源基因，它能攜帶該基因進(jìn)人受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或者整合到受體DNA上，隨著受體DNA同步復(fù)制。載體一般還帶
有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組DNA分子的篩選。
課前查閱資料，欣賞轉(zhuǎn)基因番木瓜與非轉(zhuǎn)基因番木瓜對(duì)比圖片，了解分析轉(zhuǎn)基因的效果，分析相關(guān)原因。
聯(lián)系生活實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引入新課。
講授新課
一、基因工程及其誕生與發(fā)展1．基因工程的概念(1)操作場(chǎng)所：生物體外。(2)操作技術(shù)：轉(zhuǎn)基因等技術(shù)。(3)操作結(jié)果：賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。(4)操作水平：DNA分子水平。2．基因工程的誕生和發(fā)展(1)基因工程的誕生①1944年，艾弗里等人通過(guò)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移。②1953年，沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型并提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說(shuō)。③1961年，尼倫伯格和馬太破譯了第一個(gè)編碼氨基酸的密碼子。④20世紀(jì)70年代初，多種限制酶、DNA連接酶和逆轉(zhuǎn)錄酶被相繼發(fā)現(xiàn)，為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創(chuàng)造了條件。⑤1973年，科學(xué)家證明質(zhì)粒可以作為基因工程的載體，構(gòu)建重組DNA，使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)物種間的基因交流。(2)基因工程的發(fā)展①1982年，第一個(gè)基因工程藥物——重組人胰島素被批準(zhǔn)上市。②1984年，我國(guó)科學(xué)家朱作言領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)培育出世界上第一條轉(zhuǎn)基因魚(yú)。③1985年，穆里斯等人發(fā)明PCR，為獲取目的基因提供了有效手段。④1990年，人類(lèi)基因組計(jì)劃啟動(dòng)。2003年，該計(jì)劃的測(cè)序任務(wù)順利完成。⑤21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家發(fā)明了多種高通量測(cè)序技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低成本測(cè)定大量核酸序列，加速了人們對(duì)基因序列的了解。⑥2013年，華人科學(xué)家張鋒及其團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道利用最新的基因組編輯技術(shù)編輯了哺乳動(dòng)物基因組。二、DNA重組技術(shù)的基本工具1．限制性?xún)?nèi)切核酸酶(1)來(lái)源：主要來(lái)自原核生物。(2)作用特點(diǎn)：具有專(zhuān)一性，表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面①能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列。②能夠切割特定序列中的特定位點(diǎn)。(3)功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。(4)識(shí)別序列的特點(diǎn)：遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線(xiàn)，已知限制酶EcoR
Ⅰ和Sma
Ⅰ識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在圖中寫(xiě)出兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端并寫(xiě)出末端的種類(lèi)。EcoR
Ⅰ限制酶和Sma
Ⅰ限制酶識(shí)別的堿基序列不同，切割位點(diǎn)不同(填“相同”或“不同”)，說(shuō)明限制酶具有專(zhuān)一性。2．DNA連接酶—“分子縫合針”(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)種類(lèi)[填表]種類(lèi)比較E.coli
DNA連接酶T4
DNA連接酶來(lái)源大腸桿菌T4噬菌體特點(diǎn)只能連接黏性末端既可以連接黏性末端，又可以連接平末端（3）限制性?xún)?nèi)切核酸酶與DNA連接酶的關(guān)系作用應(yīng)用限制性?xún)?nèi)切核酸酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于目的基因和載體的連接思考與討論：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？提示：DNA連接酶與DNA聚合酶的比較比較項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)相同，都是催化磷酸二酯鍵的形成不同點(diǎn)是否需要模板不需要需要接DNA鏈雙鏈單鏈作用過(guò)程在兩個(gè)DNA片段間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存在的DNA單鏈片段上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將已存在的DNA片段連接合成新的DNA分子用途基因工程DNA復(fù)制3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”1．種類(lèi)(1)常用載體：質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。(2)其他載體：噬菌體、動(dòng)植物病毒等。2．具備條件(1)能自我復(fù)制：能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。(2)有切割位點(diǎn)：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源基因插入。(3)具有標(biāo)記基因：具有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(4)無(wú)毒害作用：對(duì)受體細(xì)胞無(wú)毒害作用，否則受體細(xì)胞將受到損傷甚至死亡。說(shuō)明：一般來(lái)說(shuō)，天然載體不能同時(shí)滿(mǎn)足所有條件，要對(duì)其進(jìn)行人工改造才可以使用。3.質(zhì)粒①質(zhì)粒的本質(zhì)：是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立于真核細(xì)胞的細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。②質(zhì)粒適于作基因運(yùn)載體的特點(diǎn)Ⅰ.質(zhì)粒分子上有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入其中。Ⅱ.攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，能在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體細(xì)胞DNA同步復(fù)制。Ⅲ.人工改造的質(zhì)粒常帶有標(biāo)記基因，便于重組DNA分子的篩選。4．作用(1)用它作為運(yùn)輸工具，將目的基因送入受體細(xì)胞中。(2)利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。
5．思考與討論（1）剪刀和透明膠條分別代表哪種“分子工具”？提示：剪刀代表限制酶;透明膠條代表DNA連接酶。（2）你制作的黏性末端的堿基能不能互補(bǔ)配對(duì)？如果不能，可能是什么原因造成的？提示：根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作的情況進(jìn)行指導(dǎo)。如果制作的黏性末端的堿基不能互補(bǔ)配對(duì)，可能是剪切位點(diǎn)或連接位點(diǎn)選得不對(duì)，也可能是其他原因。（3）你插入的DNA片段能稱(chēng)得上一個(gè)基因嗎？提示：不能，因?yàn)榛虻拈L(zhǎng)度-般在100個(gè)堿基對(duì)以上。四、到社會(huì)中去隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)和銷(xiāo)售“分子工具”的公司大量涌現(xiàn)。感興趣的話(huà),你可以登錄這些公司的網(wǎng)站，查詢(xún)和了解相關(guān)產(chǎn)品的特點(diǎn)、價(jià)格和使用說(shuō)明等。有些這樣的公司已成功上市，你還可以通過(guò)分析公司的股票價(jià)格走勢(shì)，大致了解公司的經(jīng)營(yíng)狀況以及投資者目前對(duì)該行業(yè)的認(rèn)可程度。提示：在調(diào)查中需要
了解企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品的種類(lèi)和產(chǎn)量、銷(xiāo)售渠道和銷(xiāo)售情況等，這樣才有可能對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況進(jìn)行正確的判斷。五．探究與實(shí)踐DNA
的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)原理：DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面存在差異，可以利用這些差異，選用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)方法對(duì)它們進(jìn)行提取。例如：DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，?可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的NaC1溶液中溶解度不同，它能溶于2molL的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇到二苯胺試劑會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)稱(chēng)取30
g洋蔥，切碎，加入10
mL研磨液，充分研磨。(2)漏斗中墊紗布，將研磨液過(guò)濾到燒杯中，4
℃處理，取上清液。(3)在上清液中加入體積相等的、預(yù)冷的酒精溶液，靜置2～3
min，用玻璃棒沿同一方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去水分。(4)取兩支20
ml的試管編號(hào)A、B，各加入2
mol/L的NaCl溶液5
mL，將絲狀物溶于B試管的NaCl溶液中。然后向兩支試管中各加入4
mL的二苯胺試劑。混勻后，將試管置于沸水中加熱5
min。(5)結(jié)果觀察：A試管不變藍(lán)，B試管變藍(lán)色。1.你提出白色絲狀物或沉淀物了嗎？用二苯胺試劑鑒定的結(jié)果如何？提示：觀察提取的DNA的顏色，如果不是白色絲狀物，說(shuō)明DNA中的會(huì)質(zhì)較多。二苯胺試劑鑒定呈現(xiàn)藍(lán)色說(shuō)明實(shí)驗(yàn)基本成功;如果不呈現(xiàn)藍(lán)色，可能的原因有所提取的DNA含量低，或者在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)了失誤等。2.你能分析出粗提取的DNA中可能含有哪些雜質(zhì)嗎？提示：本實(shí)驗(yàn)粗提取的DNA可能仍然含有核蛋白、多糖等雜質(zhì)。
3.與其他同學(xué)提取的DNA進(jìn)行比較，看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何不同，分析產(chǎn)生差異的原因。提示：本實(shí)驗(yàn)可以采取分組的方式進(jìn)行。?可以選取不同的實(shí)驗(yàn)材料;也可以在閱資料了解其他提取DNA的方法，對(duì)同種材料采用不同的方法。最后從多方面比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如DNA的純度、DNA的顏色、二苯胺試劑顯色的深淺等，看看哪種實(shí)驗(yàn)材料、哪種提取方法的效果更好。進(jìn)一步探究：本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)DNA進(jìn)行了粗提取,請(qǐng)查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)室提取純度較高的DNA的一種方法，并與本實(shí)驗(yàn)中所使用的方法進(jìn)行比較，總結(jié)兩種方法的異同。提示：本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)DNA進(jìn)行了粗提取,請(qǐng)查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)室提取純度較高的DNA的一種方法，并與本實(shí)驗(yàn)中所使用的方法進(jìn)行比較，總結(jié)兩種方法的異同。練習(xí)與總結(jié)1．作為基因的運(yùn)輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是(　A　)A．能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因B．具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C．具有某些標(biāo)記基因，以使目的基因能夠與其結(jié)合D．對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)傷害，以便于重組DNA的鑒定和選擇提示：作為載體必須能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因，A正確；作為載體必須具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的插入，而不是表達(dá)，B錯(cuò)誤；作為載體必須具有標(biāo)記基因，以便于重組DNA的篩選，C錯(cuò)誤；作為載體必須是安全的，對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，以便宿主細(xì)胞能進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，D錯(cuò)誤。
【學(xué)習(xí)活動(dòng)一】學(xué)生閱讀課本P67—69，聯(lián)系實(shí)際，簡(jiǎn)述基因工程的概念、誕生及發(fā)展過(guò)程。【學(xué)習(xí)活動(dòng)二】學(xué)生閱讀課本P70—71，聯(lián)系實(shí)際，分析DNA重組技術(shù)的基本工具。【學(xué)習(xí)活動(dòng)三】學(xué)生閱讀課本P72，聯(lián)系實(shí)際，闡述DNA連接酶的作用及特征。完成表格，分析對(duì)比相關(guān)知識(shí)。【學(xué)習(xí)活動(dòng)四】學(xué)生閱讀課本P72—73，聯(lián)系實(shí)際，闡述基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體的種類(lèi)及其特征。小組討論，完成相關(guān)探究，解決實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題。分析社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。觀看視頻，分析DNA的粗提取與鑒定小組討論，完成相關(guān)探究，解決實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題。根據(jù)所學(xué)，完成相關(guān)練習(xí)
通過(guò)閱讀，了解基因工程發(fā)展史，概括基因工程概念，了解基因工程探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力，加深學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究的興趣。通過(guò)閱讀，借助教材中的圖片，直觀呈現(xiàn)三種工具，加深學(xué)生對(duì)限制性?xún)?nèi)切酶的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究的興趣。通過(guò)閱讀，借助教材中的圖片，直觀呈現(xiàn)三種工具，加深學(xué)生對(duì)DNA連接酶的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究的興趣。通過(guò)完成表格，使學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高學(xué)生推理和對(duì)比能力。通過(guò)閱讀，借助教材中的圖片，直觀呈現(xiàn)三種工具，加深學(xué)生對(duì)載體的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究的興趣。提出問(wèn)題，解決問(wèn)題，此環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生思考真正發(fā)生，讓更多的學(xué)生參與到課堂中，把握重難點(diǎn)。讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)踐。通過(guò)視頻，了解DNA粗提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)原理及其實(shí)驗(yàn)步驟，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。提出問(wèn)題，解決問(wèn)題，此環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生思考真正發(fā)生，讓更多的學(xué)生參與到課堂中，把握重難點(diǎn)。顧舊知，鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。
課堂小結(jié)
板書(shū)
重組DNA技術(shù)的基本工具1.限制性?xún)?nèi)切酶來(lái)源、作用2.DNA連接酶作用、種類(lèi)3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒
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精品試卷·第
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