2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3 3.1.1重組DNA技術(shù)的基本工具- 學(xué)案

PAGE高二生物導(dǎo)學(xué)案第三章第1節(jié)《重組DNA技術(shù)的基本工具》導(dǎo)學(xué)案1班級(jí)姓名【學(xué)習(xí)目標(biāo)】闡明重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。【預(yù)習(xí)案】一、基因工程的概念和工具酶1．基因工程的概念：指按照人們的愿望，通過等技術(shù)，賦予生物特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的。由于基因工程是在水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作。2．基因工程的工具酶(1)限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)——“分子手術(shù)刀”來源主要來自種類數(shù)千種作用識(shí)別雙鏈DNA分子的序列，使每一條鏈中斷開結(jié)果產(chǎn)生或(2)DNA連接酶——“分子縫合針”①作用：將連接起來，恢復(fù)被切開的兩個(gè)核苷酸之間的鍵。②種類種類來源特點(diǎn)E.coliDNA連接酶只能將具有的DNA片段連接起來，連接具有平末端的DNA片段T4噬菌體既可以“縫合”雙鏈DNA片段的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的，但連接平末端的效率相對(duì)?！咎骄堪浮刻接扅c(diǎn)1基因工程的理論基礎(chǔ)1．為什么不同生物的DNA分子能拼接起來？2．為什么一種生物的基因可以在另一種生物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)？(1)基因是的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循。(3)生物界共用。探討點(diǎn)2限制酶3．請(qǐng)結(jié)合限制酶的作用特點(diǎn)，回答以下問題：(1)限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵嗎？(2)請(qǐng)結(jié)合下圖，推斷限制酶切一次可斷開幾個(gè)磷酸二酯鍵？產(chǎn)生多少游離的磷酸基團(tuán)？產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？消耗幾分子水？4．請(qǐng)寫出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考：同種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是否一定不同？5．請(qǐng)判斷：以下黏性末端是由種限制酶作用產(chǎn)生的。6．推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？7．為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子？探討點(diǎn)3DNA連接酶8．請(qǐng)比較DNA連接酶和DNA聚合酶并完成下表。種類DNA聚合酶DNA連接酶不同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)催化加到已有脫氧核苷酸上，形成鍵催化之間形成鍵作用結(jié)果催化形成與模板鏈鏈，形成新的分子催化具有末端的DNA片段連接起來，形成分子模板需要不需要相同點(diǎn)①化學(xué)本質(zhì)都是；②都是催化形成鍵。9.請(qǐng)判斷：DNA片段經(jīng)限制酶處理后產(chǎn)生的相同黏性末端，再經(jīng)過DNA連接酶處理后，形成的新的識(shí)別序列，能否再被所用的限制酶識(shí)別。(1)若兩個(gè)相同黏性末端都是由同種限制酶(EcoRⅠ)切割后所得，(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶識(shí)別(如圖)。(2)若兩個(gè)相同黏性末端是由不同限制酶切割所得，(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶識(shí)別(如圖)?！緳z測案】1.判斷正誤，并說明理由()(1)通過基因工程產(chǎn)生的變異是不定向的()(2)限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列()(3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來()(4)E.coliDNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端()(5)限制酶和解旋酶的作用部位相同()2．限制酶a和b的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是A．一個(gè)DNA分子中，酶a與酶b的識(shí)別序列可能有多個(gè)B．酶a與酶b切出的黏性末端不能相互連接C．酶a與酶b切斷的化學(xué)鍵不完全相同D．用酶a切割有3個(gè)切割位點(diǎn)的環(huán)狀DNA分子，得到4種切割產(chǎn)物()3．在基因工程操作過程中，DNA連接酶的作用是A．將任意兩個(gè)DNA片段連接起來B．將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來，包括DNA片段和堿基對(duì)之間的氫鍵C．連接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯鍵D．只連接具有相同黏性末端的DNA片段堿基對(duì)之間的氫鍵【核心歸納】1．回文序列:限制酶特異性識(shí)別和切割的部位具有回文序列，即在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序，與另一條鏈反向讀的順序完全一致。例如：EcoRⅠ限制酶識(shí)別的DNA序列為eq\o(=,\s\up7(GAATTC),\s\do5(CTTAAG))，為回文序列。2．即使用不同的限制酶進(jìn)行切割，但只要切割后產(chǎn)生的黏性末端相同就可用DNA連接酶連接起來。3．與DNA相關(guān)的幾種酶的比較項(xiàng)目DNA連接酶限制酶DNA聚合酶解旋酶作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵氫鍵作用對(duì)象DNA片段DNA單個(gè)的脫氧核苷酸DNA作用結(jié)果將兩個(gè)DNA片段連接成完整的DNA分子切割DNA分子將單個(gè)的脫氧核苷酸連接到DNA單鏈末端將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈第三章第1節(jié)《重組DNA技術(shù)的基本工具》導(dǎo)學(xué)案參考答案一、基因工程的概念和工具酶1．基因工程的概念：指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，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型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)。概念剖析2．基因工程的工具酶(1)限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)——“分子手術(shù)刀”來源主要來自原核生物種類數(shù)千種作用識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開結(jié)果產(chǎn)生黏性末端或平末端(2)DNA連接酶——“分子縫合針”①作用：將兩個(gè)DNA片段連接起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。②種類種類來源特點(diǎn)E.coliDNA連接酶大腸桿菌只能將具有互補(bǔ)黏性末端的DNA片段連接起來，不能連接具有平末端的DNA片段T4DNA連接酶T4噬菌體既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率相對(duì)較低【探究案】探討點(diǎn)1基因工程的理論基礎(chǔ)1．為什么不同生物的DNA分子能拼接起來？提示(1)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。2．為什么一種生物的基因可以在另一種生物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)？提示(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。(3)生物界共用一套遺傳密碼。探討點(diǎn)2限制酶3．請(qǐng)結(jié)合限制酶的作用特點(diǎn)，回答以下問題：(1)限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵嗎？提示不能。(2)請(qǐng)結(jié)合下圖，推斷限制酶切一次可斷開幾個(gè)磷酸二酯鍵？產(chǎn)生多少游離的磷酸基團(tuán)？產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？消耗幾分子水？提示斷開兩個(gè)磷酸二酯鍵；產(chǎn)生2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)；產(chǎn)生2個(gè)黏性末端；消耗兩分子水。4．請(qǐng)寫出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考同種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是否一定不同？同種限制酶產(chǎn)生的黏性末端相同，不同的限制酶可能會(huì)形成相同的黏性末端。5．請(qǐng)判斷：以下黏性末端是由3種限制酶作用產(chǎn)生的。6．推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？提示限制酶是原核生物的一種防御工具，用來切割侵入細(xì)胞的外源DNA，以保證自身安全。7．為什么限制酶不切割細(xì)菌本身的DNA分子？提示含某種限制酶的細(xì)菌的DNA分子不具備這種限制酶的識(shí)別序列，或者甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。探討點(diǎn)3DNA連接酶8．請(qǐng)比較DNA連接酶和DNA聚合酶并完成下表。種類DNA聚合酶DNA連接酶不同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)催化單個(gè)脫氧核苷酸加到已有脫氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯鍵催化兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果催化形成與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈，形成新的雙鏈DNA分子催化具有互補(bǔ)黏性末端或平末端的DNA片段連接起來，形成重組DNA分子模板需要不需要相同點(diǎn)①化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；②都是催化形成磷酸二酯鍵9.請(qǐng)判斷：DNA片段經(jīng)限制酶處理后產(chǎn)生的相同黏性末端，再經(jīng)過DNA連接酶處理后，形成的新的識(shí)別序列，能否再被所用的限制酶識(shí)別。(1)若兩個(gè)相同黏性末端都是由同種限制酶(EcoRⅠ)切割后所得，能(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶識(shí)別(如圖)。(2)若兩個(gè)相同黏性末端是由不同限制酶切割所得，不能(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶識(shí)別(如圖)?！緳z測案】1.判斷正誤()(1)通過基因工程產(chǎn)生的變異是不定向的()(2)限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列()(3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來()(4)E.coliDNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端()(5)限制酶和解旋酶的作用部位相同答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×()2．限制酶a和b的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是A．一個(gè)DNA分子中，酶a與酶b的識(shí)別序列可能有多個(gè)B．酶a與酶b切出的黏性末端不能相互連接C．酶a與酶b切斷的化學(xué)鍵不完全相同D．用酶a切割有3個(gè)切割位點(diǎn)的環(huán)狀DNA分子，得到4種切割產(chǎn)物答案A解析一個(gè)DNA分子中，可能存在一個(gè)至多個(gè)酶a與酶b的識(shí)別序列，A正確；由題圖可知，酶a與酶b的識(shí)別序列雖然不同，但切出的黏性末端相同(或互補(bǔ))，互補(bǔ)