【创新设计】2015-2016学年高中生物专题一基因工程第1课时DNA重组技术的基本工具学案新人教版选修3分析.doc

专题一 基因工程 第1课时　DNA重组技术的基本工具 [目标导读]　1.结合课本插图，简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.结合教材P6图1－5，简述基因工程中载体需要具备的条件。 [重难点击]　DNA重组技术三种基本工具的作用和特点。 1．DNA分子的组成 2．DNA的平面结构 (1)配对的碱基，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。C—G比例越大，DNA分子结构越稳定。 (2)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸→DNA＋H2O。 (3)○和之间的化学键为磷酸二酯键。 (4)—?之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。 (5)每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。 3．基因与DNA的关系 从上图可知，S基因是有遗传效应的DNA片段。 [课堂导入]　 如图为“黄金水稻”，是将类胡萝卜素基因导入水稻内培育而成的，这种技术就是基因工程，是一种精细的DNA拼接技术，需要一些特殊的工具才能进行，今天我们就来学习DNA重组技术的基本工具。 探究点一　基因工程的概念及工具酶 1．基因工程的概念 图1为我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，就是通过精心设计，用“分子工具”构建成的。培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。 由上述资料填写下表，理解基因工程的概念。 操作对象 基因(DNA) 操作环境 生物体外 操作水平 DNA分子水平 技术手段 DNA重组和转基因等技术 目的 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 2.基因工程的工具酶 (1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) ①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 ②功能：能够识别双链DNA分子的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。 小贴士　限制酶所识别序列的特点 呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图所示，中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如GCCG以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CGCGATGCGC以AT为轴，两侧碱基互补对称。③作用结果：形成DNA片段末端。 a．黏性末端 是限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图所示。 b．平末端 是限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线处切开时形成的，如图所示。 ④观察图2，说明限制酶切割的位置在2、4(处)。 (2)“分子缝合针”——DNA连接酶 ①作用：将双链DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来。 ②DNA连接酶种类和作用的区别 种类 来源 作用 E·coli DNA 连接酶 大肠杆菌 缝合黏性末端被切开的磷酸二酯键，不能连接平末端 T4 DNA连接酶 T4噬菌体 缝合黏性末端和平末端，但平末端之间连接的效率比较低 归纳提炼 1．DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较 (1)区别 作用 应用 限制性核酸内切酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂 用于提取目的基因和切割载体 DNA连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于基因表达载体的构建 (2)两者的关系可表示为： 2．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 不 同 点 模板 不需要模板 需要DNA的一条链为模板 作用对象 游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸 作用结果 形成完整的DNA分子 形成DNA的一条链 用途 基因工程 DNA分子复制 活学活用 1．下图为DNA分子的切割和连接过程，据图回答下列问题。 (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末端片段形式为_____________。 (2)不同来源的DNA片段结合，在这里需要的酶是__________连接酶，此酶的作用是在__________和________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__________。 答案　(1)限制性核酸内切　GAATTC　鸟嘌呤脱氧核苷酸　腺嘌呤脱氧核苷酸　磷酸二酯　黏性末端 (2)E·coliDNA　鸟嘌呤脱氧核苷酸　腺嘌呤脱氧核苷酸　磷酸二酯　T4DNA连接酶 解析　限制酶能识别特定的核苷酸序列(碱基序列)，并使两个特定核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，DNA连接酶的作用是将不同来源的DNA片段连接起来。 方法链接　与DNA分子有关的四种酶的作用部位图解： (1)作用于a(磷酸二酯键