高中生物人教版选修3 1.1 DNA重组技术的基本工具 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 高中生物人教版选修3 1.1 DNA重组技术的基本工具 学案（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 189.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2020-11-18 16:58:35 | ||
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文档简介
DNA重组技术的基本工具
一、学习目标
1.简述基因工程的概念。
2.简述DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
3.模拟制作重组DNA模型。
二、重点难点
重点：
DNA重组技术所需三种基本工具的作用及特点。
难点：
基因工程载体需要具备的条件。
三、学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程 →拼接→ →
结果
思考：基因工程是否改变了基因？
（二）DNA重组技术的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
思考：
（1）什么是限制酶？
（2）从哪里可以获得限制酶？
（3）这种酶有什么作用及特点呢？
小组活动：动手找出纸条中的GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考：（4）在切割DNA分子时，限制酶切割几个磷酸二酯键，为什么？
小组活动：已知SmaⅠ限制酶识别的DNA序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓GATC，请你在手中的纸条上分别找出并进行切割。
思考：
（5）切割后的DNA末端有 和 。
（6）要获得相同的黏性末端，一定要使用同一种限制酶切割吗？
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
阅读教材回答：
（1）连接黏性末端和平末端所用DNA连接酶有什么不同呢？
（2）连接酶怎样实现连接的？
小组活动：利用胶带、剪刀动手模拟制作重组DNA分子。思考：
（3）将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切割，酶切产物用DNA连接酶连接后，由两个DNA片段之间连接形成的产物有___________________、___________________和___________________三种。
3.“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
最常见的载体——质粒，需具备以下条件：
（1）有多个 ，以供 插入。
（2）有 基因，以供重组DNA的 。
（3）有 能力。
注意：
①天然质粒 直接做基因工程的载体，必须经过 。
②基因工程的工具和工具酶的不同：
工具有3种： 、 、 。
工具酶有2种： 、 。
四、自主练习
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（ ）
A.DNA连接酶和解旋酶
B.DNA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
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
2.依据下图对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.DNA连接酶的作用是（ ）
A.使质粒和目的基因的黏性末端之间形成氢键
B.恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
C.使重组DNA与宿主DNA相连
D.使单个的脱氧核苷酸连接形成一条链
4.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
5.以下说法正确的是（ ）
A.所有的限制酶都只能识别同一种核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的载体
C.载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D.DNA连接酶与DNA聚合酶都是连接磷酸二酯键的，所以它们的作用是相同的
6.科学家常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成DNA的过程。
7.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_________________________。
8.限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
参考答案：
学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切 →拼接→ 导入 →表达
结果 人类需要的基因产物
否
（二）DNA重组技术的基本工具
1.（1）是限制性内切酶的简称，是切割DNA的工具。
（2）主要是从原核生物中分离提纯出来。
（3）它能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（4）切割两个磷酸二酯键；DNA中的两条链之间严格遵循碱基互补配对原则，限制酶切割一个识别位点将断开两个磷酸二酯键，如图所示：
（5）黏性末端 平末端
（6）不一定，因为不同的限制酶识别序列虽然不同，但是，切割位点可能相同，所以就会产生相同的黏性末端。例如限制酶A识别，切割位点是T与G之间，限制酶B识别，切割位点是A与G之间，则它们产生的黏性末端都是GATC—。
2.（1）E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。
（2）通过形成磷酸二酯键来连接。
（3）目的基因—目的基因 目的基因—质粒 质粒—质粒
3.（1）限制酶切割位点 外源DNA片段
（2）特殊的标记基因 鉴定和选择
（3）自我复制
①一般不能 人工改造
②限制酶 DNA连接酶 载体
限制酶 DNA连接酶
自主练习
1.C 2.D 3.B 4.B 5.C 6.B
7.2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—
8.
一、学习目标
1.简述基因工程的概念。
2.简述DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
3.模拟制作重组DNA模型。
二、重点难点
重点：
DNA重组技术所需三种基本工具的作用及特点。
难点：
基因工程载体需要具备的条件。
三、学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程 →拼接→ →
结果
思考：基因工程是否改变了基因？
（二）DNA重组技术的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
思考：
（1）什么是限制酶？
（2）从哪里可以获得限制酶？
（3）这种酶有什么作用及特点呢？
小组活动：动手找出纸条中的GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考：（4）在切割DNA分子时，限制酶切割几个磷酸二酯键，为什么？
小组活动：已知SmaⅠ限制酶识别的DNA序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓GATC，请你在手中的纸条上分别找出并进行切割。
思考：
（5）切割后的DNA末端有 和 。
（6）要获得相同的黏性末端，一定要使用同一种限制酶切割吗？
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
阅读教材回答：
（1）连接黏性末端和平末端所用DNA连接酶有什么不同呢？
（2）连接酶怎样实现连接的？
小组活动：利用胶带、剪刀动手模拟制作重组DNA分子。思考：
（3）将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切割，酶切产物用DNA连接酶连接后，由两个DNA片段之间连接形成的产物有___________________、___________________和___________________三种。
3.“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
最常见的载体——质粒，需具备以下条件：
（1）有多个 ，以供 插入。
（2）有 基因，以供重组DNA的 。
（3）有 能力。
注意：
①天然质粒 直接做基因工程的载体，必须经过 。
②基因工程的工具和工具酶的不同：
工具有3种： 、 、 。
工具酶有2种： 、 。
四、自主练习
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（ ）
A.DNA连接酶和解旋酶
B.DNA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
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
2.依据下图对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.DNA连接酶的作用是（ ）
A.使质粒和目的基因的黏性末端之间形成氢键
B.恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
C.使重组DNA与宿主DNA相连
D.使单个的脱氧核苷酸连接形成一条链
4.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
5.以下说法正确的是（ ）
A.所有的限制酶都只能识别同一种核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的载体
C.载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D.DNA连接酶与DNA聚合酶都是连接磷酸二酯键的，所以它们的作用是相同的
6.科学家常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成DNA的过程。
7.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_________________________。
8.限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
参考答案：
学习过程
（一）基因工程的概念
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切 →拼接→ 导入 →表达
结果 人类需要的基因产物
否
（二）DNA重组技术的基本工具
1.（1）是限制性内切酶的简称，是切割DNA的工具。
（2）主要是从原核生物中分离提纯出来。
（3）它能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（4）切割两个磷酸二酯键；DNA中的两条链之间严格遵循碱基互补配对原则，限制酶切割一个识别位点将断开两个磷酸二酯键，如图所示：
（5）黏性末端 平末端
（6）不一定，因为不同的限制酶识别序列虽然不同，但是，切割位点可能相同，所以就会产生相同的黏性末端。例如限制酶A识别，切割位点是T与G之间，限制酶B识别，切割位点是A与G之间，则它们产生的黏性末端都是GATC—。
2.（1）E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。
（2）通过形成磷酸二酯键来连接。
（3）目的基因—目的基因 目的基因—质粒 质粒—质粒
3.（1）限制酶切割位点 外源DNA片段
（2）特殊的标记基因 鉴定和选择
（3）自我复制
①一般不能 人工改造
②限制酶 DNA连接酶 载体
限制酶 DNA连接酶
自主练习
1.C 2.D 3.B 4.B 5.C 6.B
7.2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—
8.