基因工程导学案1.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流基因工程导学案1.精品文档.高中生物选修三现代生物技术导学案专题1 基因工程11 DNA重组技术的基本工具一、 三维目标 知识目标:1、简述基因工程的原理及技术2、简述DNA重组技术所需三种基本工具的种类及作用能力目标:运用所学DNA重组技术的知识,模拟制作重组DNA模型情感态度与价值观方面: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、学习重点和难点DNA重组技术所需的三种基本工具的种类及作用; 基因工程载体需要具备的条件三、学习探究区 探究要点一:基因工程的概念(原理)手段通过体外_和_等技术,赋予生物以新的遗传特性目的按照人们的愿
2、望,创造出更符合人们需要的新的_和_设计和施工水平_ 水平(因此又叫做) 探究要点二: 1、“分子手术刀”-_(又称)(1)来源:主要是从_中分离纯化出来的。 寻根问底:这类酶存在于_生物中的作用是什么? _(2)功能:_; _(简单记忆法:两个特定) (3)结果: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_(在识别序列的_切) 和_(在识别序列的_处切)。 重难点探究:1、限制性核酸内切酶的作用是否具有专一性?体现在哪些方面? 2、限制酶识别序列特点? 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
3、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2、 “分子缝合针”_ (1) 种类:包括两类DNA连接酶,即_连接酶和_连接酶(分类依据:_)(2) 作用:将双链DNA片段缝合起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_键(3) 区别:DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的_末端之间连接起来,不能将双链DNA片段_末端之间进行连接。(4) T4DNA连接酶既可以缝合双链DNA片段互补的_末端,又可以缝合双链DNA片段的_末端,但连接平末端之间的效率比较低。 重难点探究:(1)、DNA连接酶连接的是双链DNA还是单链DNA? (2)、比较DNA连接
4、酶与DNA聚合酶的异同点比较项目 DNA连接酶 DNA聚合酶相同点成分作用部位不同点作用过程作用结果(3) 、比较DNA连接酶与限制性核酸内切酶作用应用限制性核酸内切酶DNA连接酶 3、“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)最常使用的载体是,它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的_状DNA,有的细菌中有一个,有的细菌中有多个。(3)其他载体还有_、_和等。(5)作为载体必须具备以下条件: a、目的基因进入受体细胞后要扩增产生更多的目的基因,因此要求携带目的基因的载
5、体具有_的特点。 b、载体DNA要携带目的基因,因此必须具有_切点。 c、目的基因进入受体细胞后要进行鉴定和选择,因此要具有_。 d、霍乱弧菌中含有质粒,能否用来做载体?_,因此载体应该_重难点探究:1、为什么要用载体将外源基因送到细胞内,直接把外源基因导入不行吗?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
6、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、
7、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、(
8、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
9、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。高三生物选修3导学案(二)专题1 基因工程12 基因工程的基本操作程序一、三维目标:知识目标:简述基因工程原理及基本操作程序。来源:学。科。网Z。X。X。K能力目标:尝试运用基因工程原理,提出解决某一实际问题的方案。情感态度与价值观方面:关注基因工程的发展。二、学习重点:基因工程基本操作程序的四个步骤。 学习难点:(1)从基因
10、文库中获取目的基因。 (2)利用PCR技术扩增目的基因。三、学习探究区 (一)、目的基因的获取:1目的基因:符合人们需要的,编码蛋白质的 。2获取目的基因的方法 (1)从基因文库中获取目的基因基因文库:将含有某种生物不同基因的许多,导人受体菌的群体中,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。 基因组文库:含有一种生物的 基因种类 部分基因文库:含有一种生物的基因,如_文库目的基因的获取根据基因的有关信息:基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。(2)利用PCR技术扩增目的基因。PCR:是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。条件:已
11、知目的基因的序列。原理:_过程:第一步:加热至9095DNA解链为_;第二步:冷却至_,引物与两条单链DNA_;第三步:加热至7075,_从引物起始进行互补链的合成。方式(特点):_扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)人工合成法:基因较小,_已知,可以通过_用化学方法人工合成。例1 下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ) 从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 反转录法 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A B C D重难点探究:1、 简要说明基因组文库和部分基因文库之间的区别。2、 请列表比较目的基因几种获取方法的优缺点。3、 请比较PCR技术与DNA复制的异同点,补
12、充完成下表。比较项目PCR技术DNA复制相同点原理原料条件不同点解旋方式场所酶结果(二)、基因表达载体的构建1表达载体的组成:目的基因+标记基因等。2表达载体的功能:使目的基因在受体细胞中_,并且可以_给下一代;使目的基因能够_和发挥作用。3.启动子:位于基因的,它是_酶识别和结合的部位,驱动基因转录产生mRNA。4终止子:位于基因的,终止。5标记基因:受体细胞是否含有_,从而将符合要求的受体细胞筛选出来。6不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建上也会有所差别。例2科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的过程和不懈的努力,才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入
13、载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端),导人棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端),导入棉花受精卵,结果成长的植株,有了抗虫能力。由以上过程推知,作为目的基因的运载体应具备的结构是( ) A目的基因、启动子 B目的基因、终止子C目的基因、启动子、终止子 D目的基因、启动子、终止子、标记基因重难点探究:1、将目的基因与载体混合并用DNA连接酶处理后,会出现几种结果? 2、怎样从中筛选出所需要的重组质粒?(三)、将目的基因导入受体细胞a、转化:目的基
14、因进人受体细胞内,并在受体细胞内_和的过程。b、方法1将目的基因导入植物细胞的方法:_、基因枪法、_.(1)农杆菌转化法农杆菌特点:易感染植物和_植物,对_植物没有感染力;Ti质粒的可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的_上。转化:目的基因插人农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(2)基因枪法 基因枪法:是_植物中常用的一种基因转化方法,但是成本较_。(3)花粉管通道法 花粉管通道法:这是我国科学家独创的一种方法,是一种十分简便经济的方法。(我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的)2将目的基因导入动物细胞(1)方法:注射技术。(2)操作程序:目的
15、基因表达载体取卵(受精卵) 显微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性动物的_内发育新性状动物。3将目的基因导人微生物细胞(1)原核生物特点:_、多为_细胞、遗传物质相对较_等。(2)转化:处理细胞细胞表达载体与_态细胞混合 _细胞吸收DNA分子。例3采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是( )将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列,注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列,与质粒重组,导人细菌,用该细菌感染棉的体细胞,再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列,与细菌质粒重组,注射到棉的子房并进入受精卵 A、 B、 C、 D、重难点探究:1、转化实质是什么?
16、 2、早期基因工程操作都用原核生物作为受体细胞,试分析原核生物作为受体细胞的优点?(四)、目的基因的检测与鉴定1分子检测方法: 检测转基因生物染色体的DNA是否插入_,采用_技术。 检测目的基因是否转录_,采用_技术。 检测目的基因是否翻译成_,采用_技术。2 个体生物学水平鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定等。重难点探究:基因工程操作的四个步骤中,有哪几个步骤涉及碱基互补配对?例4 下图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图,所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因,质粒A导人细菌B后,其上的基因能得到表达。请回答下列问题:(1)目前把重组质粒导入细菌细胞
17、时,效率还不高,导入完成后得到的细菌,实际上有的根本没有导入质粒,有的导入的是普通质粒A,只有少数导入的是重组质粒。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒A或重组质粒:将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的就导人了质粒A或重组质粒,反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。 (2)若把通过鉴定证明导人了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养,会发生的现象是 。原因是:_ _ _。(3)导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么?_。课堂巩固:一、选择题:1、下列属于获取目的基因的方法的是( )利用mRNA反转录形成 从基因组文库中提取从受体细胞中提取 利用
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