生物选修三导学案DNA重组技术的基本工具 学案 含答案 (3)

专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具课前预习学案一、 简述DNA重组技术所需的三种基本工具。 二、 预习内容1、 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过_和_等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在_水平上进行设计和施工的，因此又叫做_。2、 培育转基因抗虫棉的操作过程至少需要三种工具，即_的“手术刀”、_的“缝合针”、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“_”。3、 切割DNA的工具是_，又称_。这类酶主要是从_中分离纯化而来的。它们能够_，并且使每一条链中特定部位的_的_断开。DNA分子经过限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式_和_。4、 将切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，是靠_来完成的。根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从_中分离得到的，称为EcoliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为_。这两类酶都可以恢复被限制酶切开了的_。5、 质粒是一种裸露的、_、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有_的_分子。它有一个至多个_，供外源DNA片段插入其中。携带外源DNA的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行_，或者整合到染色体DNA上，随染色体DNA_。它还有特殊的_，如抗四环素、氨苄青霉素等标记基因，供重组DNA的_。在基因工程中所使用的运载体除质粒外，还有_、_等。课内探究学案一、 学习目标及重难点1、简述DNA重组技术所需的三种基本工具。2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。学习难点：基因工程载体需要具备的条件。二、 学习过程1、 基因工程的概念 回答：什么是基因工程？2、科技探索之路（基因工程是如何发展起来的？阅读课本P23页）思考并回答：（1） 基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？（2） 哪些基础理论的突破催生了基因工程？（3） 哪些技术发明促进了基因工程的实施？（4） 你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？3、 限制性核酸内切酶“分子手术刀”思考并回答：（1） 从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？（2）限制酶是如何切割DNA分子的？（3） 参考课本P4图12，指出限制酶能破坏那个磷酸二酯键。（4）以EcoRI为例，画出限制酶切割后形成的末端。 4、 DNA连接酶“分子缝合针” 思考并回答：（1）DNA连接酶是怎么分类的？（2） DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？有哪些区别？（3）EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶作用效果一样大吗？为什么？5、 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”思考并回答： （1）载体的作用是什么？为什么需要载体？把单独的DNA片段导入受体细胞不行吗？ （2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？为什么？ （3）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？那如何鉴定呢？ （4）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？6、 活动：模拟操作重组DNA分子 （分组进行；完成后小组之间进行交流） 三、 反思总结 工具名称种类作用限制酶DNA连接酶载体四、 当堂检测 1、下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是 （ ） ADNA连接酶和解旋酶 BDNA聚合酶和限制性核酸内切酶C限制性核酸内切酶和DNA连接酶 DDNA聚合酶和RNA聚合酶 2、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是 （ ） A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶 B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶 D.切断b处的酶为限制性核酸内切酶 3、以下说法正确的是 （ ） A所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列 B质粒是基因工程中惟一的载体 C载体必备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复 4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是 （ ） A能复制 B有多个限制酶切点 C具有标记基因 D它是环状DNA 5、科学家选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 （ ）A提高受体细胞在自然环境中的耐热性 B有利于检测目的基因否导入受体细胞C增加质粒分子的相对分子质量 D便于与外源基因连接课后练习与提高1、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，Hind以及Bgl的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？ （ ） A. BamHI和EcoRI；末端互补序列AATTB. BamHI和Hind；末端互补序列GATCC. EcoRI和Hind；末端互补序列AATTD. BamHI和BglII；末端互补序列GATC2、在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460 个），放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是 （ ）A540 个 B7560个 C8100 个 D17280 个3、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是 ( ) A、限制酶只用于切割获取目的基因 B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理 C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶 D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测4、下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是 （ ）A. DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B. DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖C. DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D. 同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端5、与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是： （ ）A反转录酶 BRNA聚合酶 CDNA连接酶 D解旋酶6、下列有关质粒的叙述，正确的是 （ ）A质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子C质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的7、关于右图DNA分子片段的说法正确的是 （ ）GCATATGCATAT15N14NA限制性内切酶可作用于部位，解旋酶作用于部位B处的碱基缺失导致染色体结构的变异C把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4D该DNA的特异性表现在碱基种类和（A+T）/（G+C）的比例上8、下列有关基因工程的叙述，正确的是： （ ）ADNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来B目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变C目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外D常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等9、限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) CTGCA (2) AC (3) GC G TG CG（4）G (5) G (6) GC CTTAA ACGTC CG (7) GT (8)AATTC CA G请用DNA连接酶将它们连接起来:_和_能连接成_;_和_能连接成_;_和_能连接成_;_和_能连接成_。10、下图是利用基因工程办法生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：（1）过程需要_酶的参与。（2）物质是从大肠杆菌分离出的_。其化学本质是_，它必须能在宿主细胞中_。(3)过程表明目的基因_ _。 11通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是GGATCC，请回答下列问题：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。 (3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_，“插入”时用的工具是_，其种类有_。答案(1)限制酶DNA连接酶(2)(3)基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的载体质粒、动植物病毒、噬菌体的衍生物等解析基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，不同生物的基因之所以能整合在一起，是因为基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的。将目的基因导入受体细胞，离不开载体的协助，基因工程中用的载体除质粒外，还有动植物病毒、噬菌体的衍生物等。12基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。(1)根据已知条件和图回答下列问题：上述质粒用限制酶_切割，目的基因用限制酶_切割。将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，还要加入适量的_。请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：_。(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是_。答案(1)DNA连接酶检测重组质粒(或目的基因)是否导入受体细胞(2)DNA结构基本相同(其他合理答案亦可)解析要形成重组质粒，质粒只能出现一个切口，并且至少保留一个标记基因，因序列在Gene上，因此用限制酶切割质粒，保留Gene标记基因；目的基因必须切割两次，切割后产生的黏性末端能与质粒的黏性末端互补，序列中有酶的切割序列，因此用酶，产生的末端互补。走进高考13(2012新课标全国卷，40改编)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒载体用EcoR切割后产生的片段如下：为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)基因工程中除质粒外，_和_也可作为载体。(5)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。答案(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)EcoliT4(4)噬菌体的衍生物动植物病毒(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱【课前预习学案参考答案】1、体外DNA重组 转基因 DNA分子 DNA重组技术 2、准确切割DNA 将DNA片段再连接起来 运输工具 3、限制性核酸内切酶 限制酶 原核生物 识别双链DNA分子的某些特定核苷酸序列 两个核苷酸之间 磷酸二酯键 黏性末端 平末端 4、DNA连接酶 大肠杆菌 T4DNA连接酶 两个核苷酸之间的磷酸二酯键 5、结构简单 自我复制能力 双链环状DNA 限制酶切割位点 自我复制 进行同步复制 遗传标记基因 鉴定和选择 噬菌体的衍生物 动植物病毒【当堂检测参考答案】 1C 2D 3C 4D 5B【参考答案】1D 2C 3A 4B 5C 6B 7A 8C 9 、2和7能连接形成ACGT 4和8能连接形成GAATTC TGCA； CTTAAG ； 3和6能连接形成GCGC 1和5能连接形成CTGCAG CGCG； GACGTC。10、(1)限制性内切酶 (2)质粒DNA复制并稳定地保存 (3)在大肠杆菌内表达 4