生物選修三導(dǎo)學(xué)案一

1、精選文檔生物選修三導(dǎo)學(xué)案（一）第一章 基因工程第一課時(shí) 1.1 基因工程概述【教學(xué)目標(biāo)】1）通過學(xué)習(xí)重組技術(shù)的基本工具，模擬制作重組DNA模型，初步把握基因工程的基本方法提高動(dòng)手力量2）通過對(duì)書中插圖、照片等的觀看，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀看方法，培育觀看力量。3）通過對(duì)基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和把握，逐步形成比較、推斷、推理、分析、綜合等思維力量，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)學(xué)問評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問題的力量?！菊n前導(dǎo)學(xué)】11.1 DNA重組技術(shù)的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指依據(jù)人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外和，賜予生物以新的遺傳特性，制造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品

2、。由于基因工程是在水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做。二、限制性核酸內(nèi)切酶1、切割DNA的工具是，又稱。2、這類酶在生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對(duì)自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保持細(xì)胞原有的遺傳信息。3、由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）。4、DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段，末端通常有兩種形式，即和。三、DNA連接酶“分子縫合針”依據(jù)DNA連接酶的來源不同，可以將它分為兩類：一類是從大腸桿菌中分別得到的，稱為DNA連接酶。DNA連接酶只能將連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)行連接。另一類

3、是從分別出來的，稱為T4DNA連接酶。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的，但連接之間的效率比較低。四、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”1、基因操作過程中使用載體兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制。2、現(xiàn)在通常使用的載體是，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于擬核DNA之外的環(huán)狀DNA，有的細(xì)菌中有一個(gè)，有的細(xì)菌中有多個(gè)。3、質(zhì)粒通過細(xì)菌間的接合由一個(gè)細(xì)菌向另一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移，可以復(fù)制，也可整合細(xì)菌擬核DNA中，隨著擬核DNA的復(fù)制而復(fù)制。4、其他載體還有和等。5、作為載體必需具

4、備以下條件：能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選，如對(duì)抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。11.2 基因工程的基本操作程序一、獵取目的基因：1、目的基因：符合人們需要的，編碼蛋白質(zhì)的。2獵取目的基因的方法（1）從基因文庫中獵取目的基因 基因文庫：將含有某種生物不同基因的很多，導(dǎo)人受體菌的群體中，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。基因組文庫：含有一種生物的 基因 種類cDNA文庫：含有一種生物的基因 目的基因的獵取依據(jù)基因的有關(guān)信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的產(chǎn)物mRNA、基因的產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性

5、獵取目的基因。（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 PCR：是一項(xiàng)在生物體外特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。 條件：已知目的基因的序列。 過程：目的基因DNA受熱形成，與結(jié)合，然后在_的作用下進(jìn)行延長形成DNA。 方式：指數(shù)擴(kuò)增=2n（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）（3）人工合成法：基因較小，核苷酸序列已知，可以人工合成。二、制備重組DNA分子1、表達(dá)載體的組成：目的基因+標(biāo)記基因等。2、啟動(dòng)子：位于基因的，它是結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA。3、終止子：位于基因的，終止。4、表達(dá)載體的功能：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且給下一代；使目的基因_和發(fā)揮作用。5、標(biāo)記基因：受體細(xì)胞是否含有目的基因。

6、6、不同的受體細(xì)胞及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，基因表達(dá)載體的構(gòu)建上也會(huì)有所差別。三、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞（一）轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)人受體細(xì)胞內(nèi)，并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和的過程。（二）方法1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染植物和裸子植物，對(duì)_植物沒有感染力；Ti質(zhì)粒的可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體上。 轉(zhuǎn)化：目的基因插人農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞目的基因整合到植物細(xì)胞染色體上目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。（2）基因槍法基因槍法：是單子葉植物中常用的一種基因轉(zhuǎn)化方法，但是成本較高。（3）花粉管通道法花粉管通道法：這是我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法，是一種格外簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的

7、方法。（我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用此種方法獲得的）2將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（1）方法：注射技術(shù)。（2）操作程序：目的基因表達(dá)載體取卵（受精卵） 顯微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性動(dòng)物的_內(nèi)發(fā)育新性狀動(dòng)物。3將目的基因?qū)宋⑸锛?xì)胞（1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。（2）轉(zhuǎn)化：處理細(xì)胞細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合 _細(xì)胞吸取DNA分子。四、篩選重組細(xì)胞1檢測(cè) （1）方法：標(biāo)記了的、抗原抗體雜交。 （2）內(nèi)容 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入。 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄。 檢測(cè)目的基因是否翻譯成。2鑒定：鑒定、抗病鑒定等。五、實(shí)現(xiàn)功能表達(dá)【總結(jié)歸納】歸納點(diǎn)1 基因工程

8、的概念基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物歸納點(diǎn)2 基因工程的工具及其比較 1、基因工程的操作工具 （1）分子手術(shù)刀限制性核酸內(nèi)切酶 限制性核酸內(nèi)切酶簡(jiǎn)稱限制酶，主要存在于原核生物中，一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。目前已經(jīng)發(fā)覺了200多種限制酶。例如，從大腸桿菌中發(fā)覺的一種限制酶只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因，就能被某種限制酶切割下來。DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式黏性末

9、端和平末端（如下圖所示）。當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的則是平末端。 留意：用限制酶切割DNA分子時(shí)，被破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵（即連接相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸的鍵）。黏性末端是指雙鏈DNA分子被限制酶切開后，切口處的兩個(gè)末端伸出的由若干特定核苷酸組成的單鏈。（2）分子縫合針DNA連接酶從上圖中可以看出，把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，然后讓二者的黏性末端按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成雙鏈，用DNA連接酶催化兩條DNA鏈的相鄰兩個(gè)堿基之間形成磷酸二酯鍵，從而將相鄰的脫氧核苷酸連接起來。DNA連接酶

10、有兩類：一類是從大腸桿菌中分別得到的，稱為E·coli DNA連接酶；另一類是從T4噬菌體中分別出來的稱為T4 DNA連接酶。E·coli DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)行連接。而T4-DNA連接酶既可以連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以連接雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率較低（3）分子運(yùn)輸車一基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 使用運(yùn)載體的目的 在基因工程中使用運(yùn)載體有兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制（稱為克?。?。 運(yùn)載體的種類 現(xiàn)

11、在所利用的運(yùn)載體主要有兩類：一類是細(xì)菌的質(zhì)粒，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于細(xì)菌核區(qū)DNA之外的雙鏈環(huán)狀DNA。另一類運(yùn)載體是噬菌體或某些滅活的病毒等?，F(xiàn)在人們還在查找新的運(yùn)載體，如葉綠體或線粒體等也有可能成為運(yùn)載體。 基因的運(yùn)載體必需具備的條件 a載體DNA必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點(diǎn)所處的位置，還必需是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而導(dǎo)致其自身失活。 b載體DNA必需具備自我復(fù)制的力量，或可以整合到受體染色體DNA上隨受體染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。 c載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組

12、后進(jìn)行重組子的篩選。d載體DNA必需是平安的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞以外的其他生物細(xì)胞中去。 e載體DNA分子大小應(yīng)適中，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大則不便操作。 一般來說，自然運(yùn)載體往往不能滿足上述要求，因此依據(jù)不同的目的和需要，對(duì)運(yùn)載體進(jìn)行人工改造現(xiàn)在使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改造的。與DNA分子相關(guān)的酶五、幾種酶的比較種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專一性識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩

13、個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子(2)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系限制酶不切割自身DNA的緣由是：原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板?！镜漕}反饋】 【典例1】(2011·浙江卷)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯(cuò)誤的是()。A每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒B

14、每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)C每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)至少插入一個(gè)adaD每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子【訓(xùn)練1】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)別一種特定的脫氧核苷酸序列B限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度影響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【訓(xùn)練2】質(zhì)粒作為“分子運(yùn)輸車”的條件是()。能夠自我復(fù)制雙鏈環(huán)狀DNA分子有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因真核細(xì)胞中沒有A BC D【課堂反饋】1、下列關(guān)于限制酶的說法正確的是 A、限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B、一種限

15、制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵2、下列獵取目的基因的方法中需要模板鏈的是 從基因文庫中獵取目的基因 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 反轉(zhuǎn)錄法 通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A、 B、 C、 D、3、科學(xué)家在培育抗蟲棉時(shí)，經(jīng)過了很多簡(jiǎn)單的過程和不懈的努力，才獲得成功。起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花的受精卵中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子（抗蟲基因首端），導(dǎo)人棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲力量。科學(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入

16、終止子（抗蟲基因末端），導(dǎo)入棉花受精卵，結(jié)果成長的植株，有了抗蟲力量。由以上過程推知，作為目的基因的運(yùn)載體應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)是 A、目的基因、啟動(dòng)子 B、目的基因、終止子 C、目的基因、啟動(dòng)子、終止子 D、目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因4、接受基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是 將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培育將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵 A、 B、 C、 D、5、已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切

17、位點(diǎn)，如圖中箭頭所指。假如該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶切割后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是 A、3 B、4 C、9 D、126、質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于很多細(xì)菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培育基上的生長狀況也不同，下表是外源基因插入位置（插入點(diǎn)有a、b、c），請(qǐng)依據(jù)表中供應(yīng)的細(xì)菌生長狀況，推想三種重組后細(xì)

18、菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是 A、是c；是b；是aB、是a和b；是a；是bC、是a和b；C參是b；是aD、是c；是a；是b7、以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答問題。（1）其中和是由一種限制酶切割形成的末端，兩者要重組成一個(gè)DNA分子，所用DNA連接酶通常是。（2）和是由另一種限制酶切割形成的末端，兩者要形成重組DNA片段，所用DNA連接酶通常是。 8、下圖為DNA分子的切割和連接過程。（1）EcoRI是一種酶，其識(shí)別序列是，切割位點(diǎn)是與之間的鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的DNA片段末端形式為。（2）不同來源DNA片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是連接酶，此酶的作用是在與之間形成鍵，而起“縫合

19、”作用的。還有一種連接平末端的連接酶是。9、治療糖尿病用的胰島素，在過去主要是從動(dòng)物（如豬、牛）體獲得的。自20世紀(jì)70年月基因工程進(jìn)展起來以后，人們開頭接受高新技術(shù)生產(chǎn)胰島素，其操作過程如圖15所示：（1）圖中的質(zhì)粒存在于細(xì)菌細(xì)胞中，從其分子結(jié)構(gòu)看，可確定它是一種。（2）請(qǐng)依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則推斷，在連接酶的作用下，甲與乙能否拼接起來，并說明理由。（3）細(xì)菌丙進(jìn)行分裂后，其中被拼接的質(zhì)粒也由一個(gè)變成兩個(gè)，兩個(gè)變成四個(gè)質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學(xué)上稱為。目的基因通過表達(dá)后，能使細(xì)菌產(chǎn)生胰島素，這是由于基因具有把握合成的功能。10、下圖是將人的生長激素基因?qū)思?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖，

20、所用載體為質(zhì)粒A。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導(dǎo)人細(xì)菌B后，其上的基因能得到表達(dá)。請(qǐng)回答下列問題： （1）目前把重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞時(shí)，效率還不高，導(dǎo)入完成后得到的細(xì)菌，實(shí)際上有的根本沒有導(dǎo)入質(zhì)粒，有的導(dǎo)入的是一般質(zhì)粒A，只有少數(shù)導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒。以下步驟可鑒別得到的細(xì)菌是否導(dǎo)人了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒 ：將得到的細(xì)菌涂布在一個(gè)含有氨芐青霉素的培育基上，能夠生長的就導(dǎo)人了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒，反之則沒有。使用這種方法鑒別的緣由是 。（2）若把通過鑒定證明導(dǎo)人了一般質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細(xì)菌放在含有四環(huán)素的培育基上培育，會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是_。緣由是：_（3）導(dǎo)人細(xì)菌B細(xì)胞中的目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是什么?生物選修三導(dǎo)學(xué)案（一）參考答案【課前導(dǎo)學(xué)】DNA重組 轉(zhuǎn)基因技術(shù) DNA分子 DNA重組