2016-2017学年高中生物人教版选修3教案：专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具
教学准备
1. 教学目标
知识目标
⑴简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
⑵DNA重组技术的模拟操作。
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
⑴关注基因工程的发展
⑵认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
2. 教学重点/难点
教学重点:DNA重组技术所需的三种基本工具的作用
教学难点: 基因工程载体需要具备的条件。
3. 教学用具
4. 标签
教学过程
【导入】引入新课
gkstk课件]出示抗虫棉图片,以抗虫棉的优点和培育技术导入基因工程。
【讲授】提出概念
基因工程的概念
gkstk课本]基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术。
gkstk总结]对本概念应从以下几个方面理解:
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
gkstk过渡]因为基因工程是在分子水平上进行的操作,所以需要特定的“分子工具”对DNA分子进行切割、改造、修饰并导入到受体细胞中。
【讲授】师生共同完成三种工具的学习
gkstk自学]学生自学本节内容。
gkstk自学]师生共同总结如下:
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)gkstk主要是从原核生物中分离纯化来的。
(2)种类:近4000种
(3)功能:能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。
(4)限制性内切酶的切割方式:①在中心轴线两侧将DNA切开,切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA,切口是平末端。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
种类
来源
作用
E.coliDNA连接酶
缝合黏性末端被切开的磷酸二酯键
T4DNA连接酶
T4噬菌体
缝合黏性末端和平末端
gkstk比较]有关的DNA酶
(1)DNA水解酶:能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸,彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基
(2)DNA解旋酶:能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链,作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意:使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外,在适当的高温(如94℃)、重金属盐的作用下,也可使DNA解旋。
(3)DNA聚合酶:能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。
(4)DNA连接酶:是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA 连接酶的异同点。
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)种类:
①质粒:常存在于原核细胞和酵母菌中,是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子,独立于拟核之外。
②病毒:常用λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
(2)运载体使用的目的:
①是用它做运载工具,将目的基因转运到宿主细胞中去。
②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
(3)作为运载体必须具备的条件:
①在宿主细胞中保存下来并大量复制(使目的基因进行扩增)
②有多个限制性内切酶切点。(供外源基因插入其中)
③具有标记基因。(供重组DNA鉴定和选择)
gkstk讲解]真正被用作载体的质粒,都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
课后习题
1.在基因工程中,科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指( )
A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶
B.噬菌体、质粒、DNA连接酶
C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒
D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是( )
A.能复制
B.有多个限制酶切点
C.具有标记基因
D.它是环状DNA
3.质粒是基因工程中最常用的运载体,它的主要特点是( )
①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA
⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A.①③⑤⑦
B.①④⑥
C.①③⑥⑦
D.②③⑥⑦
4.有关基因工程的叙述中,错误的是 ( )
A.DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B.限制性内切酶用于目的基因的获得
C.目的基因须由载体导入受体细胞
D.人工合成目的基因不用限制性内切酶
5.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来,这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序,切点在G和A之间,这是应用了酶的( )
A.高效性
B.专一性
C.多样性
D.催化活性受外界条件影响
6.人们常选用的细菌质粒分子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药性
B.有利于对目的基因是否导入进行检测
C.增加质粒分子的分子量
D.便于与外源基因连接
7.在重组DNA技术中,不常用到的酶是( )
A.限制性内切酶
B.DNA聚合酶
C.DNA连接酶
D.反转录酶
8.在基因工程中通常所使用的质粒是
A.细菌的染色体DNA B、细菌染色体外的DNA
C.病毒染色体DNA D、噬菌体DNA
9.(研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内,以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因,B是抗氨苄青霉素基因,且目的基因不插入到基因A、B中,而大肠杆菌不带任何抗性基因,则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该( )
A.仅有链霉素
B.仅有氨苄青霉素
C.同时有链霉素和氨苄青霉素
D.无链霉素和氨苄青霉素
小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？
自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。在中学阶段，至关重要！！以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化（知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。如何培养中学生的自主学习能力？
01学习内容的自主性
1、以一个成绩比自己好的同学作为目标，努力超过他。
2、有一个关于以后的人生设想。
3、每学期开学时，都根据自己的学习情况设立一个学期目标。
4、如果没有达到自己的目标，会分析原因，再加把劲。
5、学习目标设定之后，会自己思考或让别人帮助分析是否符合自己的情况。
6、会针对自己的弱项设定学习目标。
7、常常看一些有意义的课外书或自己找(课外题)习题做。
8、自习课上，不必老师要求，自己知道该学什么。
9、总是能很快选择好对自己有用的学习资料。
10、自己不感兴趣的学科也好好学。
11、课堂上很在意老师提出的重点、难点问题。
12、会花很多时间专攻自己的学习弱项。
02时间管理
13、常常为自己制定学习计划。
14、为准备考试，会制定一个详细的计划。
15、会给假期作业制定一个完成计划，而不会临近开学才做。
16、常自己寻找没有干扰的地方学习。
17、课堂上会把精力集中到老师讲的重点内容上面。
18、做作业时，先选重要的和难一点的来完成。
19、作业总是在自己规定的时间内完成。
20、作业少时，会多自学一些课本上的知识。
03 学习策略
21、预习时，先从头到尾大致浏览一遍抓住要点。
22、根据课后习题来预习，以求抓住重点。
23、预习时，发现前面知识没有掌握的，回过头去补上来。
24、常常归纳学习内容的要点并想办法记住。
25、阅读时，常做标注，并多问几个为什么。
26、读完一篇文章，会想一想它主要讲了哪几个问题。
27、常寻找同一道题的几种解法。
28、采用一些巧妙的记忆方法，帮助自己记住学习内容。
29、阅读时遇到不懂的问题，常常标记下来以便问老师。
30、常对学过的知识进行分类、比较。
31、常回忆当天学过的东西。
32、有时和同学一起“一问一答”式地复习。
33、原来的学习方法不管用时，马上改变方法。
34、注意学习别人的解题方法。
35、一门课的成绩下降了，考虑自己的学习方法是否合适。
36、留意别人好的学习方法，学来用用。
37、抓住一天学习的重点内容做题或思考。
38、不断试用学习方法，然后找出最适合自己的。
04学习过程的自主性
39、解题遇到困难时，仍能保持心平气和。
40、在学习时很少烦躁不安。
41、做作业时，恰好有自己喜欢的电视节目，仍会坚持做作业。
42、学习时有朋友约我外出，会想办法拒绝。
43、写作文或解题时，会时刻注意不跑题。
44、解决问题时，要检验每一步的合理性。
45、时时调整学习进度，以保证自己在既定时间内完成任务。05学习结果的评价与强化
46、做完作业后，自己认真检查一遍。
47、常让同学提问自己学过的知识。
48、经常反省自己一段时间的学习进步与否。
49、常常对一天的学习内容进行回顾。
50、考试或作业出现错误时，仔细分析错误原因。
51、每当取得好成绩时，总要找一找进步的原因。
52、如果没有按时完成作业，心里就过意不去。
53、如果因贪玩而导致成绩下降，就心里责怪自己。
54、考试成绩不好的时候，鼓励自己加倍努力。
06学习环境的控制
55、总给自己树立一个学习的榜样。
56、常和别人一起讨论问题。
57、遇到问题自己先想一想，想不出来就问老师或同学。
58、自己到书店选择适合自己的参考书。
59、常到图书馆借阅与学习有关的书籍。
60、经常查阅书籍或上网查找有关课外学习的资料。