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1、高二生物選修三導(dǎo)學(xué)案1.1
學(xué)習(xí)內(nèi)容 DNA重組技術(shù)的基本工具
4
導(dǎo)學(xué)目標(biāo)
1. 結(jié)合限制酶的特點(diǎn),區(qū)分DNA序列與識別序列的不同。
2. 結(jié)合圖示,掌握DNA連接酶的種類及作用的特點(diǎn)。
3. 對比DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。
4. 理解基因工程載體需要具備的條件。
知識鏈接
一 .基因工程的概念
基因工程的別名
操作環(huán)境
生物體外
操作對象
操作水平
基本過程
結(jié)果
二 .基因工程的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持
理論
基礎(chǔ)
是遺傳物質(zhì)
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和
2、 的建立
的破譯
技
術(shù)
支
持
基因轉(zhuǎn)移載體―― 的發(fā)現(xiàn)
多種 和 ,以及 酶(工具酶)
的發(fā)現(xiàn)
DNA合成和 技術(shù)的發(fā)明
的實(shí)現(xiàn)、 的成功
第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世、 技術(shù)的發(fā)明
思考 通過基因工程培育的抗蟲棉在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些優(yōu)點(diǎn)?
新知預(yù)習(xí)
三 . DNA重組技術(shù)的基本工具
1.限制性核酸內(nèi)切酶(也稱“限制酶”)
(1)來源:主要來自于 。
(2)種類:約 種。
(3)
3、特點(diǎn)
?、僮R別雙鏈DNA分子的某種 序列。
?、谇懈蠲恳粭l鏈中 的兩個(gè)核苷酸之間的 。
(4)結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或 。
2.DNA連接酶
?。ǎ保┓N類
種類
比較
項(xiàng)目
E·coli DNA連接酶
T4DNA連接酶
來源
特點(diǎn)
只能“縫合”具有 的
雙鏈DNA片段
既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的 ,
又可以“縫合”雙鏈DNA片段的
(2)作用結(jié)果:恢復(fù)被 切開的兩個(gè)核苷酸之間的 ,拼接成新的DNA分子。
3.
4、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體
種類 質(zhì)粒:是一種小型的環(huán)狀
的衍生物
動(dòng)植物病毒等
載體 ①能自我復(fù)制
特點(diǎn) ②具有
③具有
④對受體細(xì)胞無害
作用結(jié)果:
四. 重組DNA分子的模擬操作
1.所用材料中,剪刀代表 ,透明膠代表 。
5、
2.用剪刀切割時(shí),應(yīng)找出 序列,并
在 之間作切口進(jìn)行“切割”?!?
3.若操作正確,不同顏色的黏性末端應(yīng)能
思考 模擬操作中剪刀在G-A之間進(jìn)行剪切完全等同于限制酶的作用機(jī)理嗎?
課堂互動(dòng)探究
一、 限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”
(一)探究導(dǎo)引
1.限制酶主要是從何種生物中分離純化得到的?
2.限制酶能識別DNA的特定序列并在特定的部位進(jìn)行切割,這體現(xiàn)酶具有什么特點(diǎn)?
3.所有限制酶的識別點(diǎn)都相同嗎?
(二)例題1 限制酶是一種核酸切割酶,可辨識并切割DNA分子上特定的核苷
6、酸序列。如圖為四種限制酶
BamHⅠ,EcoRⅡ,HindⅢ,BglⅡ的辨識序列。箭頭表示每一種限制酶特定切割部位,其中哪兩種限制酶所
切割出來DNA末端可以互補(bǔ)黏合,其正確的末端互補(bǔ)序列應(yīng)該為 兩個(gè),其互補(bǔ)序列是
BamHⅠ EcoRⅡ HindⅢ BglⅡ
↓ ↓ ↓ ↓
-GGATCC- ?。牵粒粒裕裕茫 。粒粒牵茫裕裕 。粒牵粒裕茫裕?
-CCTAGG- ?。茫裕裕粒粒牵 。裕裕茫牵粒粒 ?/p>
7、?。裕茫裕粒牵粒?
↑ ↑ ↑ ↑
?、佟 、凇 、邸 、?
(三)互動(dòng)探究
?。ǎ保┓治錾鲜霾煌拗泼妇哂胁煌淖R別序列,說明限制酶具有什么特點(diǎn)。
(2)不同限制酶切割形成的黏性末端能發(fā)生粘合嗎?借助于什么方式來完成粘合?
二、DNA連接酶――“分子縫合針”
(一)探究引導(dǎo)
1. DNA連接酶作用的部位是什么?
2. DNA連接酶與DNA聚合酶的作用相同嗎?
3. 生物體內(nèi)細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制過程中用到DNA連接酶嗎
8、?
(二)例題 下列有關(guān)DNA連接酶的敘述正確的是( ?。?
①催化具有相同的黏性末端的DNA片段之間連接
②催化具有不同的黏性末端的DNA片段之間連接
③催化兩個(gè)黏性末端互補(bǔ)堿基間氫鍵的形成
④催化脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的形成
(三)訓(xùn)練 關(guān)于磷酸二酯鍵說法正確的是( ?。?
A、只有目的基因中存在 B、只有質(zhì)粒中存在
C、DNA單鏈或雙鏈分子中都存在 D、只存在于雙鏈DNA分子中
三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體――“分子運(yùn)輸車”
(一)探究引導(dǎo)
1.最常用的載體是什么?
2.病毒能作為載體的理由是什么?
3.天然質(zhì)粒能否直接用
9、作基因工程的載體?
(二)例題 下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn),圖1、圖2中箭頭表示限制酶的酶切位點(diǎn)。
請回答下列問題:
限制酶
BamH I
Hind III
EcoR I
Sma I
識別序列及
切割位點(diǎn)
↓
G GATCC
CCTAG G
↑
↓
A AGCTT
TTCGA A
↑
↓
G AATTC
CTTAA G
↑
↓
C CCGGG
GGGCC C
↑
抗生素抗性基因
BamH I
10、
EcoR I
EcoR I
目的基因
外源DNA
Sma I
EcoR I
SmaI
BamH I
Hind III
Hind III
11、
圖1 圖2
(1)一個(gè)圖1 所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma I切割前后,分別含有 個(gè)游離的磷酸基因。
(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造,插入的Sma I酶切位點(diǎn)越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越 。
(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒,不能使用Sma I切割,原因是 。
(4)與只使用EcoR I相比較,使用BamH I和Hind III兩 種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒,外源DNA的優(yōu)
12、點(diǎn)在于可以防止 .
(5)為了獲取取重組質(zhì)粒,將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合,并加入 酶。
(6)現(xiàn)使用BamH I和Hind III兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA,并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒進(jìn)行再次酶切,假設(shè)所用的酶均可將識別位點(diǎn)完全切開,請根據(jù)圖1、2中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)及表所列的識別序列,對以下酶切結(jié)果作出判斷。
①采用BamH I和Hind III酶切,得到 種DNA片段。
②采用EcoR I和Hind III酶切,得到 種DNA片段。
(三)互動(dòng)探究
(1)本題中抗生素抗性基因的作用是什么?
(2)本題中不能用EcoR I和BamH I或EcoR I和Hind III兩種限制酶分別處理質(zhì)粒和外源DNA,為什么?