1、选修三 专题 1 1.1 DNA 重组技术的基本工具 一、 学习目标 1.简述 DNA 重组技术所需三种基本工具的作用。 2.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、教学建议 1.课时数：本节教学建议用 1 课时。 2.课时侧重点： （1）DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用。 3.教学策略 （1）设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。 本节内容主要是介绍 DNA 重组技术的三种基本工具及其作用。如果我们采用直白、平 淡的方式介绍，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。应当 通过创设情境，提出问题，诱导学生积极参与教学活动，开启他们思想的闸门。 限
2、制酶“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。可在进 入这部分内容学习时，设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学 过的内容噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而诱导学生 产生“可能是有什么酶来切割外源 DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就将 书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的 思想活动。 DNA 连接酶DNA 片段的“分子缝合针”，写得比较简洁。我们可以从原有的知识 出发，诱发学生思考，达到辨析、明理的
3、作用。要想连接被切割开的 DNA，学生根据从前 学过的知识，第一反应就想到“DNA 聚合酶”。学生这种想法的产生是很自然的。但实际 上并不能用这种酶进行 DNA 片段的连接。应引领学生分析 DNA 聚合酶与 DNA 连接酶的不同 作用，从而达到更深层次认识 DNA 连接酶的目的。 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”的学习内容，提到作为载体必需的四个 条件。教学不能仅仅着眼于让学生记住这几个条件，而应该通过诱导思索，明确为什么要 有这四个条件才能充当载体。 （2）让抽象的语言在直观的插图中找到注释，在实际动手中形成正确认识。 语言文字具有抽象、概括的特点；插图等信息媒体，具有形象、直观的特点，
4、容易被 感知和理解，但抽象、概括功能差。要想真正理解本节语言文字中的含义，教师必须将抽 象的语言文字与形象的插图等非语言信息媒体有机地结合起来，做到优势互补。这样学生 一时琢磨不透的抽象语言，就能在具体、直观的插图中找到注解。 抽象的黏性末端、平末端的叙述以及磷酸二酯键的部位，与直观的插图协同运用，可 使学生准确地理解切割或连接部位，理解“黏性”的内涵。DNA 连接酶是“缝合”磷酸二 酯键的，在重组 DNA 过程中到底体现在何处，结合插图会易于理解。紧密结合质粒载体结 构的模式图教学，也将使学生对构建载体条件的有关内容变得容易理解。 在模拟制作 DNA 重组模型时，单纯动手剪纸板只能算是手工劳
5、动，而模拟制作是富含 科学内涵的动手过程。当拿来剪刀时，首先意识到这是一把 EcoRI 的特异剪刀，应去寻找 G AATTC 的碱基序列，然后从 G 和 A 之间剪开。当拿来不干胶时，意识到只能 黏连磷酸二酯键处，而不能去黏连碱基对处。当出现模拟制作失误时，也要想想，这在真 实情况下可能是什么原因所致。 （3）引导学生从基因工程的整体思考问题，解决本节教学难点。 本节的难点是对载体必须具备条件的分析。要想解决这个问题，就事论事的做法不能 奏效。只有将这局部的内容整合到整个基因工程的设计过程中才能理解。例如，我们选用 从霍乱弧菌中的质粒来做载体，结合基因工程的实际目的来想：谁敢用它来做受体细胞的
6、 载体？显然人们对分离出的基因产物运用后果有顾虑，从而认清载体必须对细胞无害。当 然这里主要考虑载体不能有害于受体细胞，影响其生命活动的正常进行。 又如，载体上没有标记基因，我们用肉眼又看不到载体是否真正进入，那么如何鉴定？ 因此只有真正想到实际工作中这方面的困难，才会明白预先为什么要选具备标记基因的载 体。 再如，没有一个和多个切割位点，就不能进行 DNA 的重组。重组 DNA 不能复制，就可 能丢失。所以教师要引导学生，将一个个的问题置于整体过程中考虑，这样才能理解局部 的做法是为了实现整体的目标。 三、达标检测 1实施基因工程的最终目的是 ( ) A提取生物体的 DNA 分子 B对 DN
7、A 分子进行人工剪切 C在生物体外对 DNA 分子进行改造 D创造符合人们需要的新生物类型和生物产品 2下列关于限制酶的叙述中，错误的是 ( ) A它能在特殊位点切割 DNA 分子 B同一种限制酶切割不同的 DNA 产生的黏性末端能够很好地进行碱基配对 C它能任意切割 DNA，从而产生大量 DNA 片段 D每一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列 3下列有关限制性核酸内切酶的说法，正确的是 ( ) A限制酶主要是从真核生物中分离出来的 B限制酶的识别序列只能由 6 个核苷酸组成 C限制酶能识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并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 D限制
8、酶切割产生的 DNA 片段末端都为黏性末端 4下列关于 DNA 连接酶的叙述，不正确的是 ( ) A催化相同黏性末端的 DNA 片段之间的连接 B催化相同平末端的 DNA 片段之间的连接 C催化两个黏性末端互补碱基氢键的形成 D催化 DNA 分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成 5如图，两个核酸片段在适宜条件下，经 X 酶的催化作用，发生下述变化，则此酶是 ( ) ADNA 连接酶 BRNA 聚合酶 CDNA 聚合酶 D限制酶 6作为载体的质粒不可能具有 ( ) A一个或多个限制酶的切割位点 B特殊的遗传标记基因 C经人工改造的特点 D复杂的结构 7下列哪项不是基因工程中经常使用的载
9、体 ( ) A细菌质粒 B噬菌体 C动植物病毒 D细菌核区的 DNA 8下列有关细菌质粒的叙述，正确的是 ( ) A质粒是存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器 B质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状 DNA 分子 C质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制 D细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行 9下列关于基因工程的叙述，错误的是 ( ) A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶 C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达 10限制酶是一种核酸内
10、切酶，可识别并切割 DNA 分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制 酶 BamH， EcoR， Hind和 Bgl的识别序列和切割位点： 切割出来的 DNA 黏性末端可以互补配对的是 ( ) A BamH和 EcoR B BamH和 Hind C BamH和 Bgl D EcoR和 Hind 11某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过基因工程的方法，将基因 a 与载 体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程 的叙述不正确的是 ( ) A获取基因 a 的限制酶的作用部位是图中的 B连接基因 a 与载体的 DNA 连接酶的作用部位是图
11、中的 C基因 a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯 DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞 D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 12下列黏性末端是由同一种限制酶切割而成的是 ( ) A B C D 13基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识 别序列和切点是G GATCC，限制酶的识别序列和切点是 GATC。 (1)根据已知条件和图回答： 上述质粒用限制酶_切割，目的基因用限制酶_切割。 将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，还要加入适量的_。 请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由： _。 (2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是_ _。 (3)大
12、肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌，但不能表达结构复杂的蛋白质，哺乳类 细胞、昆虫细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞蛋白，但操作复杂，表达水平 低，不宜推广使用。基因工程中常选用酵母菌作为受体细胞，请从细胞结构等方面分析用 酵母菌作受体细胞能克服上述不足的理由：_ _ _。 14如图表示两种限制性核酸内切酶识别 DNA 分子特定序列，并在特定位点对 DNA 进行切割的 示意图，请回答以下问题： 甲： 5TCGAATTC 3AGCTTAAG TCG AATTC AGCTTAA G 乙： 5GTTAAC 3CAATTG GTT AAC CAA TTG (1)图中甲和乙代表_。 (2)Ec
13、oR、 Hpa代表_。 (3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为 _、_。 (4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是_ _。 15根据模拟制作重组 DNA 分子的活动，甲 DNA 分子、乙 DNA 分 子被 EcoR酶(识别序列为 GAATTC，并在 G 与 A 之间切开)切后， 即可获得所需的目的基因和质粒，回答以下问题： (1)绿色硬纸板(甲 DNA 分子)的碱基序列为： ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG 红色硬纸板(乙 DNA 分子)的碱基序列为： TCCTAGAATTCTCGGTA
14、TGAATTCCATAC AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG 其中，_DNA 分子含有“目的基因”，_DNA 分子是“质粒”。 (2)用“剪刀”进行切割。酶切割位点在_(“a 处”还是“b 处”)，请用“”在甲、 乙两 DNA 分子上标出 EcoR酶的作用位点。 (3)你模拟插入的 DNA 片段能称得上一个基因吗？_。 答案 1D 2C 3C 4C 5A 6D 7D 8B 9D 10C 11B 12B 13(1) DNA 连接酶 检测重组质粒(或目的基因)是否导入受体细胞 (2)DNA 结 构基本相同(其他合理答案均可) (3)单细胞真核生物，含有加工、修饰蛋白质的内质
15、网 和高尔基体；繁殖速度快，能很快得到大量的目的基因；培养成本低；容易培养 14(1)有特殊脱氧核苷酸序列的 DNA 片段 (2)两种不同的限制酶 (3)黏性末端 平末端 (4)每种限制酶都能识别特定的脱氧核苷酸序列并从特定的位点将 DNA 分子切开 15(1)乙 甲 (2)a 处 绿色硬纸板(甲 DNA 分子)的碱基序列为： ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTAGE 红色硬纸板(乙 DNA 分子)的碱基序列为： TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG (3)不能
