蘇教版選修3 第1章第1節(jié) 基因工程的概述 學(xué)案.doc

第一節(jié)基因工程的概述學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點(diǎn)1.概述基因工程的概念、含義及其誕生歷程。2說(shuō)出dna重組技術(shù)的基本工具及其作用特點(diǎn)。3簡(jiǎn)述基因工程基本操作程序。重點(diǎn)：1能分析出dna重組技術(shù)所需要的三種工具的作用。2能理解限制酶的作用特點(diǎn)以及與解旋酶的區(qū)別。難點(diǎn)：能分析出基因工程的載體所具備的條件。一、基因工程的誕生和發(fā)展1基因工程的理論基礎(chǔ)（1）艾弗里證明了dna是_；沃森和克里克闡明了dna分子的_；尼倫貝格等破譯了_。（2）限制性_酶和_酶等工具酶、質(zhì)粒等載體和_酶的發(fā)現(xiàn)，直接促使了基因工程的誕生。（3）基因工程的誕生和發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：19731976年為_，19771981年為_，1982年以后為_。www.1973年，美國(guó)科學(xué)家_等將兩種不同來(lái)源的dna分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了重組dna分子在大腸桿菌中的表達(dá)，創(chuàng)立了_的新技術(shù)基因工程。2基因工程基因工程是指在體外通過(guò)人工“_”和“_”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行_和_，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中_，產(chǎn)生人類需要的_的技術(shù)。因而，基因工程又稱為_。基因工程是在基因水平上操作、改變生物的_的技術(shù)。預(yù)習(xí)交流根據(jù)基因工程的概念分析，基因工程的操作對(duì)象、操作環(huán)境、操作水平和基本方法分別是什么？二、基因工程的工具酶與載體1限制性核酸內(nèi)切酶分子手術(shù)刀科學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了_限制性核酸內(nèi)切酶。每種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的_，并在特定的位點(diǎn)上切割dna分子。大部分限制性核酸內(nèi)切酶在切開dna雙鏈時(shí)，切口處的兩個(gè)末端都帶有伸出的由若干特定核苷酸組成的單鏈，這種單鏈稱為“_”。少部分限制性核酸內(nèi)切酶在切開dna雙鏈時(shí)產(chǎn)生“_”。2dna連接酶分子針線dna連接酶可將用同一種_切割形成的“_”或“_”連接起來(lái)。3載體將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的運(yùn)載工具常用的載體有_、_、_等。其中_是最早應(yīng)用的載體。它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的_狀dna分子。預(yù)習(xí)交流1限制性核酸內(nèi)切酶主要分布在哪里？其本質(zhì)是什么？2載體有什么作用？三、基因工程的一般過(guò)程和技術(shù)基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心，其基本過(guò)程包括五大步驟。1獲得_。2制備_。3轉(zhuǎn)化_。4篩選出獲得目的基因的_。5培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)_的表達(dá)等方面。$來(lái)&源：預(yù)習(xí)交流獲取目的基因的方法有哪些？答案：一、1.（1）遺傳物質(zhì)雙螺旋結(jié)構(gòu)遺傳密碼（2）核酸內(nèi)切dna連接逆轉(zhuǎn)錄（3）開始期發(fā)展期迅猛發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用期科恩定向改造生物資*源%庫(kù)2剪切拼接改造重新組合表達(dá)基因產(chǎn)物重組dna技術(shù)遺傳性狀資*源%庫(kù) 預(yù)習(xí)交流：答案：基因工程的操作對(duì)象是dna分子，也就是基因；操作環(huán)境是在生物體外；操作水平是分子水平；操作基本方法是采用剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)的基本思路獲得相應(yīng)的基因產(chǎn)物。二、1.多種多樣的核苷酸序列黏性末端平口末端2限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平口末端$來(lái)&源：3質(zhì)粒噬菌體動(dòng)植物病毒質(zhì)粒環(huán)預(yù)習(xí)交流：1答案：限制性核酶內(nèi)切酶主要分布在原核生物體內(nèi)。它的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，它也具有高效性、專一性、溫和性等酶的基本特點(diǎn)。2答案：作為運(yùn)載工具將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去，并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。三、1.目的基因2重組dna分子3受體細(xì)胞4受體細(xì)胞5目的基因預(yù)習(xí)交流：答案：（1）從基因文庫(kù)（如基因組文庫(kù)和cdna文庫(kù)）中獲取目的基因。（2）利用pcr（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)擴(kuò)增目的基因。（3）此外，如果基因片段比較小，核苷酸序列又已知，也可以利用dna合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。在預(yù)習(xí)中還有哪些問(wèn)題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”切割dna分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端（箭頭表示酶的切割位置）1根據(jù)上圖分析這兩種限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的核苷酸序列和切割的位點(diǎn)分別是什么？2限制性核酸內(nèi)切酶和解旋酶有什么區(qū)別？下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是（）。a一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列b限制性核酸內(nèi)切酶的活性易受溫度影響c限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割rnad限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取1獲取目的基因和切割目的基因使用同一種限制酶。2限制酶的切割位點(diǎn)的選擇必須保證標(biāo)記基因的完整性，以便于檢測(cè)。3識(shí)別的序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，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，如圖，中軸線兩側(cè)的雙鏈dna上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。如：以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱；以兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。二、dna連接酶“分子針線”dna連接酶的作用是什么？它與dna聚合酶的區(qū)別是什么？（多選）利用dna連接酶可連接下列哪兩個(gè)黏性末端？（）a bc d（1）幾種酶z的比較。（2）dna連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的關(guān)系。www.三、載體“運(yùn)輸工具”1作為載體必須具備哪些條件？2畫圖說(shuō)明目的基因與載體結(jié)合的過(guò)程。下列有關(guān)質(zhì)粒的描述，錯(cuò)誤的是（）。a質(zhì)粒中含有四種核糖核苷酸b質(zhì)粒呈環(huán)狀c質(zhì)粒上含有一些抗生素的抗性基因d質(zhì)?？梢宰晕覐?fù)制（1）載體具備的條件。對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，不影響受體細(xì)胞正常的生命活動(dòng)。具標(biāo)記基因，能對(duì)重組dna是否進(jìn)入受體細(xì)胞進(jìn)行鑒定。能自我復(fù)制，通過(guò)復(fù)制進(jìn)行基因擴(kuò)增。具有多個(gè)酶切位點(diǎn)，供外源基因插入其中，而且每種酶切位點(diǎn)最好只有一個(gè)，避免酶切后環(huán)狀dna打開，丟失某些片段。（2）最常用的載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核dna之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀dna分子。（3）其他載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。答案：?jiǎn)栴}導(dǎo)學(xué)活動(dòng)與探究一：1答案：ecor識(shí)別的序列為gaattc，切割的位點(diǎn)在g與a之間。sma識(shí)別的序列為cccggg，切割的位點(diǎn)在c與g之間。2答案：限制性核酸內(nèi)切酶主要作用于兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而解旋酶主要作用于堿基對(duì)之間的氫鍵（如圖所示）。a處為限制性核酸內(nèi)切酶作用位點(diǎn)，b處則為解旋酶作用位點(diǎn)。遷移與應(yīng)用：c解析：解答本題的關(guān)鍵，一是牢記限制性核酸內(nèi)切酶的概念；二是認(rèn)識(shí)dna與rna在結(jié)構(gòu)上的根本區(qū)別。限制性核酸內(nèi)切酶來(lái)源于原核生物；限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別雙鏈dna分子中某種特定的核苷酸序列，并將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；限制性核酸內(nèi)切酶是一種蛋白質(zhì)，其活性易受溫度、ph等外界條件的影響。活動(dòng)與探究二：答案：（1）dna連接酶將限制酶切割所產(chǎn)生的dna片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。它與限制酶作用的位點(diǎn)相同。（2）dna連接酶是將兩個(gè)dna片段連接起來(lái)，而dna聚合酶是將許多單個(gè)的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。遷移與應(yīng)用：cd解析：能把dna這把“梯子”扶手?jǐn)嗫谔庍B接起來(lái)的酶是dna連接酶。dna連接酶可連接用同一種限制性核酸內(nèi)切酶處理得到的黏性末端或平口末端，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶處理得到的黏性末端其單鏈部分堿基可互補(bǔ)配對(duì)?；顒?dòng)與探究三：1答案：（1）載體的作用：作為運(yùn)載工具將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去，并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。（2）載體必須具備以下條件：具有自我復(fù)制能力以便在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源dna片段（基因）插入其中；具有特殊的標(biāo)記基因，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等標(biāo)記基因，供重組dna的鑒定和選擇。2答案：遷移與應(yīng)用：a解析：牢記質(zhì)粒的本質(zhì)與結(jié)構(gòu)。質(zhì)粒是一種具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀dna分子。質(zhì)粒上有一些特殊的基因，如抗四環(huán)素基因、抗氨芐青霉素基因，用于對(duì)重組dna進(jìn)行鑒定和選擇。1如下圖，兩個(gè)核酸片段在適宜條件下，經(jīng)x酶的催化作用，發(fā)生下述變化，則x酶是（）。adna連接酶 brna聚合酶cdna聚合酶 d限制性核酸內(nèi)切酶2下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是（）。從基因組文庫(kù)中獲取目的基因利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因反轉(zhuǎn)錄法通過(guò)dna合成儀利用化學(xué)方法人工合成a bc d3下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是（）。a基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程b基因工程的產(chǎn)物對(duì)人類都是有益的c基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變d基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是目的性強(qiáng)4下圖所示的四個(gè)dna分子中，彼此間具有黏性末端的一組是（）。abcd5（多選）下列關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）。a限制性核酸內(nèi)切酶被稱為“分子手術(shù)刀”b限制性核酸內(nèi)切酶跟其他的酶一樣，具有專一性c一種限制性核酸內(nèi)切酶可切割多種dna分子片段d限制性核酸內(nèi)切酶能在特定部位的兩個(gè)核苷酸堿基之間切斷氫鍵答案：1a解析：dna連接酶的作用是將兩個(gè)用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割得到的黏性末端連接起來(lái)。2d解析：pcr利用的是dna雙鏈復(fù)制原理，即將雙鏈dna之間的氫鍵打開，變成單鏈dna，作為聚合反應(yīng)的模板。反轉(zhuǎn)錄法是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使rna為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補(bǔ)的單鏈dna，再合成雙鏈dna。則不需要模板。3d解析：基因工程是分子（dna）水平上的生物工程，該過(guò)程引