生物導學案創編人：審核人：使用時間：第周第課時編號：01第三章第1節重組DNA技術的基本工具預習案班級：小組：姓名：小組評價：教師評價：【預習指導】通讀教材（70頁-75頁）一遍，再依據導學案問題提示，進一步研讀教材一遍，并用鉛筆標記和勾畫問題的答案。2.在研讀課本的基礎上，獨立填寫預習案，規范書寫，將疑問寫在疑問欄。【學習目標】1.說出DNA重組技術的實現需要利用限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具。2.模擬重組DNA分子的操作過程，說出合成新DNA分子的基本原理。3.關注基因工程的社會議題，參與討論基礎理論和技術發展如何催生基因工程。【重點難點】掌握DNA重組技術需要的限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具課前自主學習一、基因工程及其誕生與發展1．基因工程的概念(1)操作場所：_______。(2)操作技術：______等技術。(3)操作結果：賦予生物新的________，創造出更符合人們需要的新的_____和生物產品。(4)操作水平：_______水平。2．基因工程的誕生和發展(1)基因工程的誕生①1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌轉化實驗證明了________，還證明了___________________________。②1953年，沃森和克里克建立了________模型并提出了__________的假說。③1961年，尼倫伯格和馬太破譯了______________________。④20世紀70年代初，_______酶、___________酶和______酶被相繼發現，為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創造了條件。⑤1973年，科學家證明___可以作為基因工程的載體，構建_____，使外源基因在原核細胞中成功表達，并實現物種間的基因交流。(2)基因工程的發展①1982年，第一個基因工程藥物——_______被批準上市。②1984年，我國科學家朱作言領導的團隊培育出__________魚。③1985年，穆里斯等人發明___，為獲取目的基因提供了有效手段。④1990年，_______計劃啟動。2003年，該計劃的測序任務順利完成。⑤21世紀以來，科學家發明了多種________，可以實現低成本測定大量核酸序列，加速了人們對基因序列的了解。⑥2013年，華人科學家張鋒及其團隊首次報道利用最新的_______技術編輯了哺乳動物基因組。二、DNA重組技術的基本工具1．限制性內切核酸酶(又稱限制酶)—“分子手術刀”(1)來源：主要來自_______。(2)功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定_______，并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的________斷開。(3)結果：產生______或_______。(4)應用：已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ識別的堿基序列和酶切位點分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在圖中寫出兩種限制酶切割DNA后產生的末端并寫出末端的種類。EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識別的_______不同，切割位點___(填“相同”或“不同”)，說明限制酶具有______。2．DNA連接酶—“分子縫合針”(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的_________。(2)種類[填表]種類比較E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源_________________特點只能連接________既可以連接黏性末端，又可以連接_____3.基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”(1)質粒①質粒的本質：是一種裸露的、結構簡單，獨立于____________之外，并具有__________能力的環狀雙鏈DNA分子。②質粒適于作基因運載體的特點Ⅰ.質粒分子上有一個至多個________位點，供外源DNA片段插入其中。Ⅱ.攜帶外源DNA片段的質粒進入受體細胞后，能在細胞中_______，或________上，隨_________同步復制。Ⅲ.人工改造的質粒常帶有______，便于__________。(2)噬菌體、動植物病毒等。三、重組DNA分子的模擬操作1．材料用具：剪刀代表_______，透明膠條代表________。2．切割位點(1)分別從兩塊硬紙板上的一條DNA鏈上找出_________序列，并選____之間作切口進行“切割”。(2)再從另一條鏈上_________之間尋找EcoRⅠ相應的切口剪開。3．操作結果：若操作正確，不同顏色的黏性末端應能______；否則，說明操作有誤。四、DNA的粗提取與鑒定1．實驗原理(1)____不溶于酒精，_____溶于酒精。(2)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于__________溶液。(3)在一定溫度下，DNA遇_____試劑會呈現藍色。2．實驗步驟(1)稱取30g洋蔥，切碎，加入10mL研磨液，充分研磨。↓(2)漏斗中墊_____，將研磨液過濾到燒杯中，__℃處理，取上清液。↓(3)在上清液中加入體積相等的、預冷的___溶液，靜置2～3min，用玻璃棒沿同一方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去水分。↓(4)取兩支20ml的試管編號A、B，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL，將絲狀物溶于B試管的NaCl溶液中。然后向兩支試管中各加入4mL的_______。混勻后，將試管置于___中加熱5min。↓(5)結果觀察：A試管______，B試管______。【預習自測】1．基因工程的原理是基因重組，不過在這里這種變異是定向的。 ()2．DNA聚合酶也可以用作DNA重組技術的工具。 ()3．限制酶在原來的原核細胞內對細胞自身有害。 ()4．不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端相同。 ()5．DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端。 ()6．載體的種類有質粒、噬菌體、動植物病毒等，其中動植物病毒必須是DNA病毒。()【我的疑問】（請把你的疑問寫在下面）第三章第1節重組DNA技術的基本工具探究案班級：小組：姓名：小組評價：教師評價：【學習目標】1.寫出DNA重組技術的實現需要利用限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具。2.分組模擬重組DNA分子的操作過程，說出合成新DNA分子的基本原理。3.關注基因工程的社會議題，參與討論基礎理論和技術發展如何催生基因工程。【情景構建】任務驅動一基因工程的工具酶DNA連接酶與DNA聚合酶的比較比較項目DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質相同，都是催化________鍵的形成不同點是否需要模板______________接DNA鏈___鏈___鏈作用過程在兩個DNA片段間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的DNA單鏈片段上，形成磷酸二酯鍵作用結果將已存在的DNA片段連接合成新的DNA分子用途基因工程DNA復制合作探究：(1)為什么限制酶主要從原核生物中分離純化而來？推測它在原核生物中的作用是什么？它會不會切割自己的DNA分子？(2)限制性內切核酸酶和DNA連接酶的作用是否都體現了酶的專一性？任務驅動二基因工程中的載體具備條件(1)能自我復制：能夠在受體細胞中進行自我復制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制。(2)有切割位點：有一個至多個限制酶切割位點，供外源基因插入。(3)具有標記基因：具有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(4)無毒害作用：對受體細胞無毒害作用，否則受體細胞將受到損傷甚至死亡。合作探究：1.細胞膜上的載體與基因工程中的載體有什么不同？2．標記基因標記的原理是什么？第三章第1節重組DNA技術的基本工具訓練案班級：姓名：小組：小組評價：教師評價：【訓練目標】1.寫出DNA重組技術的實現需要利用限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具。2.畫出重組DNA分子的操作過程，說出合成新DNA分子的基本原理。訓練題：1．限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示，下列有關說法正確的是()A．一個DNA分子中，酶a與酶b的識別序列可能有多個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切斷的化學鍵不完全相同D．用酶a切割有3個識別位點的質粒，得到4種切割產物2．下列有關DNA連接酶的敘述，正確的是()A．T4DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來B．E.coliDNA連接酶能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接C．DNA連接酶能恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵D．DNA連接酶可連接DNA雙鏈的氫鍵，使雙鏈延伸3．下列關于幾種酶作用的敘述，錯誤的是()A．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接B．RNA聚合酶能與基因的特定位點結合，催化遺傳信息的轉錄C．一種限制酶能識別多種核苷酸序列，并切割出多種目的基因D．DNA聚合酶能把單個脫氧核苷酸分子連接成一條DNA單鏈4．作為基因的運輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是()A．能夠在宿主細胞中穩定地保存下來并大量復制，以便提供大量的目的基因B．具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達C．具有某些標記基因，以使目的基因能夠與其結合D．對宿主細胞無傷害，以便于重組DNA的鑒定和選擇5．限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識別序列及切割位點分別是。下圖表示四種質粒和目的基因，其中，質粒上箭頭所指部位為酶的識別位點，陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質粒是()6．某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環素抗性基因)。有人將此質粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌，結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。回答下列問題：(1)質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有___(答出兩點即可)。而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含環狀目的基因的細胞是不能區分的，其原因是_________；并且__________和_________的細胞也是不能區分的，其原因是______________________。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有________的固體培養基。(3)基因工程中，某些噬菌體經改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自________。7．下列對基因工程的說法，錯誤的是()A．基因工程是在分子水平上進行設計和施工B．基因工程產生的變異屬于染色體變異C．基因工程可以導入不同種生物的基因D．基因工程可定向改變生物性狀8．“分子縫合針”——DNA連接酶“縫合”的部位是()A．堿基對之間的氫鍵B．堿基與脫氧核糖C．雙鏈DNA片段間的磷酸二酯鍵D．脫氧核糖與脫氧核糖9．質粒是基因工程最常用的載體，下列有關質粒的說法錯誤的是()A．質粒不僅存在于細菌中，某些病毒也具有B．質粒作為載體時，應具有標記基因和多個限制酶切