新课标高中生物选修三《DNA重组技术的基本工具》导学案

11 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用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二、重点和难点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件课前预习案三、教材重温及自测1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，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、限制性核酸内切酶“分子手术刀”（1）切割DNA的工具是，又称。（2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。（3）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。（4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即 和。例1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ）A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键3、DNA连接酶“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为DNA连接酶。DNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低。例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。(1)EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。 4、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。（4）其他载体还有和等。（5）作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，至少具有一个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。例3、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题。(1)其中和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。(2)和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是。 四、课堂巩固（一）选择题 1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是GA之间的氢键C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中2、DNA连接酶催化的反应是( )ADNA复制时母链与子链之间形成氢键 B黏性末端碱基之间形成氢键C两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接 DA、B、C都不正确3、作为基因的运输工具载体，必须具备的条件及理由是( )A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选4、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是( )能自主复制不能自主复制结构很小是蛋白质是环状RNA是环状DNA能“友好”地“借居”A、 B、 C D5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为( )A、目的基因上有标记 B、质粒具有某些标记基因 C、重组质粒能够复制 D以上都不正确6、关于质粒的叙述正确的是( )A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子 B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因 D、质粒可在宿主外单独复制7、基因工程中可用作载体的是( )质粒噬菌体病毒动物细胞核A、 B、 C D、8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是( )A、不能没有标记基因 B、是小型链状的DNA分子C、能够自我复制 D可与目的基因重组9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是( )A、 B、 C、 D10、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( )(1)限制酶(2)连接酶(3)解旋酶(4)还原酶A、(1)(2)(3) B、(1)(2)(4) C、(1)(2) D、(1)(3)（二）填空题：11、把目的基因与质粒DNA缝合时，中间的碱基对靠连接起来，而两链上的磷酸、脱氧核糖则在 的作用下连接起来。质粒是基因操作中经常用的。12、基因工程又叫做技术或技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工和，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 13、治疗糖尿病用的胰岛素，在过去主要是从动物(如猪、牛)体获得的。自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产胰岛素，其操作过程如图15所示：(1)图中的质粒存在于细菌细胞中，从其分子结构看，可确定它是一种。(2)请根据碱基互补配对的原则判断，在连接酶的作用下，甲与乙能否拼接起来，并说明理由。(3)细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成两个，两个变成四个质粒的这种增加方式在遗传学上称为。目的基因通过表达后，能使细菌产生胰岛素，这是因为基因具有控制合成的功能。