1.1 DNA重组技术的基本工具 学案

1.1 DNA重组技术的基本工具学习目标1.解释基因工程的概念2.说明三种基本工具的作用3.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术支持4.运用所学DNA重组技术的知识模拟制作重组DNA模型学习重点DNA重组技术所需的三种基因工具的作用知识回顾1、DNA含有指导生物体生命活动的，每个DNA分子包含着成百上千个基因，基因控制着的合成。

研究证实，遗传密码在动物、植物和微生物之间是的。

2、DNA的基本组成单位是，它包含3部分分别是、、。

在右侧画出由A、T、G、C四种碱基组成的四种核苷酸组成的DNA分子的平面结构图，并说出DNA分子结构的特点：①②③预习导学一、基因工程概念1、概念：基因工程又是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外______________和_________________等技术，赋予生物以新的_______________，从而创造出更符合人们需要的新的_______________和________________。

由于基因工程是在_____________________上进行设计和施工的，因此又叫做_____________。

2、理解：操作环境：；操作对象：；操作水平：；基本过程___________________________________________实质：_______________；结果：__________________。

二、DNA重组技术的基本工具1、“分子手术刀”——__________________________⑴来源：主要是从________________________________来的。

⑵作用：能够识别双链DNA分子的某种____________________________，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的__________________________断开。

⑶结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：_______________和________。

1.1 DNA 重组技术的基本工具【导学目标】1.简述 DNA重组技术所需三种基本工具的作用。

2.认可基因工程的出生和发展离不开理论研究和技术创新。

【自主学习】一、基因工程的观点1. 操作企图：依据人们的梦想，进行严格的。

2．操作场所：在外进行。

3．操作技术：利用了体外DNA重组和等技术。

4．操作结果：给予生物以新的，进而创建出更切合人们需要的新的和生物产品。

5．操作水平：是在水平长进行设计和施工的。

二、 DNA重组技术的基本工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(1) 主要。

(2)作用：能够辨别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列而且能使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开。

(3)结果：形成 DNA片段尾端。

限制酶切割 DNA分子产生的 DNA片段尾端有两种形式，即和。

2． DNA连结酶——“分子缝合针”(1) 作用：将切下的双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的，拼接成新的DNA分子。

(2) 种类：① E·coli DNA连结酶：从中分别获得，只连结双链DNA片段互补的末端。

② T4DNA连结酶：从中分别出来，对于两种尾端都能连结，但对的连结效率比较低。

3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1) 载体的条件①能够在细胞中。

②有一个至多个，便于外源基因的插入。

③拥有，供重组DNA的判定和选择。

(2) 载体的种类①质粒是一种裸露的、构造简单、独立于以外，并拥有能力的很小的链环状 DNA分子。

含有一个至多个，供外源基因插入此中，并带有特别的，是基因工程最常用的载体。

② λ 噬菌体的衍生物。

③动植物病毒。

思虑沟通1．只有 DNA连结酶能连结形成磷酸二酯键吗？2．假如受体细胞分别是动物细胞和细菌，所用的载体同样吗？正误判断1．限制性核酸内切酶能辨别特定的核苷酸序列。

( )2．天然的质粒可直接用作基因工程的载体。

( )3．限制性核酸内切酶与DNA连结酶作用位点同样，作用结果相反。

DNA重组技术的基本工具【教材分析】《DNA重组技术的基本工具》是人教版选修3专题1基因工程中第1节内容，本节是《基因工程》专题的基础，是掌握后面知识的保障。

但是基因工程操作技术学生接触得很少，文字描述抽象，为巩固基因工程操作中的三种工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，设置一个模拟制作活动──构建重组DNA，将具体的操作程序有机联系起来，加深,对三种工具的理解和应用，有利于提高学生的认知水平和接受能力。

【学情分析】学生经过必修二的学习已经初步掌握DNA重组技术所需三种基本工具等知识，有一定的知识基础，同时学生具备一定的逻辑思维能力和想象能力，但这些基本工具在实际应用中如何发挥作用，是非常抽象的内容，仅仅靠学生的想象，很难真正理解并融会贯通；中学生的心理发育特点，决定了他们更乐于通过实际动手操作来学相应的知识和技能。

【教学目标】（1）阅读课本知识，并回顾之前所学内容，能说出基因工程的概念、原理和优点。

（2）通过问题引领以及教师引导，学生自主阅读课本，能理解限制酶的作用、作用特点以及作用结果。

（3）通过自主学习，教师讲述，能说出（运）载体的种类、作用以及作为载体必须具备的条件。

（4）通过动画演示、教师讲述、自主学习，能说出DNA连接酶的种类和作用。

（5）列表比较说出DNA聚合酶和DNA连接酶的异同。

（5）小组合作、讨论、动手模拟操作重组DNA分子的形成，提高动手及合作能力。

（6）认同基因工程的发展离不开理论和技术的支撑。

【教学重、难点】教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具教学难点：基因工程载体需要具备的条件及几种酶的比较【教学策略】利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作模拟重组DNA分子的形成，而模拟操作穿插于整个教学活动中，突破教学难点和教学重点。

【课前准备】PPT，自制教具，红色环状纸环（模拟质粒）、白色纸带（模拟目的基因），剪刀（模拟限制酶）、透明胶（模拟DNA连接酶）【教学过程】创设情境，导入新课课件展示：害虫危害农作物的图片。

1.1DNA重组技术的基本工具【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。

【学习重点】DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

【学习难点】基因工程载体需要具备的条件。

【学习指导】设置问题情境，在思索中学习新知识；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；引导学生从基因工程的整体思考问题。

【自主研习】：一、基因工程的概念基因工程又叫做技术或技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外和等技术，赋予生物以新的，从而创造出更符合人们需要的新的和。

二、基因工程中的工具1.限制性核酸内切酶⑴简称：。

⑵来源：主要是从中分离纯化而来的一类酶。

⑶种类：约4000种。

⑷功能：识别双链DNA分子某种；使每一条链中的断开。

⑸酶切后的DNA末端：、。

2.DNA连接酶⑴作用：将两个DNA分子片段“”起来，恢复被切开了的两个核苷酸之间的。

⑵种类：和。

3.基因进入受体细胞的载体⑴必备条件：①能够在受体中进行，或整合到上，随进行同步复制。

②多个，供外源DNA片段插入；③具有，便于鉴定和选择。

⑵载体的种类：①质粒：是一种的、结构、独立于细菌之外，并具有能力的分子。

②的衍生物。

③病毒。

⑶真正被用作载体的质粒是的。

1 / 5【合作探究】探究一：DNA重组技术的基本工具一限制性核酸内切酶——“分子手术刀”问题1：限制酶来源于哪里？有何特点？作用部位在哪里？作用结果怎样？来源：作用特点：作用部位:作用结果：例1．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。

下图为四种限制酶BamH I，EcoR I，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。

箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？（）A. BamH I和EcoR I；末端互补序列—AATT—B. BamH I和HindⅢ；末端互补序列—GATC—C. EcoR I和HindⅢ；末端互补序列—AATT—D. BamH I和Bgl II；末端互补序列—GATC—问题2:要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？问题3：不同限制酶的识别序列和切割位点不同，这一点体现出酶的什么特性？探究二：DNA重组技术的基本工具二 DNA连接酶——“分子缝合针”问题1：DNA连接酶的作用是什么？连接的是什么化学键？作用:连接的化学键:42 / 5例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。

1.1DNA重组技术的基本工具1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。

基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果例1、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）限制性内切酶的来源：主要是从生物中分离纯化来的。

（2）限制性内切酶的功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的序列，并能将每一条链上特定部位的两个脱氧核糖核苷酸之间的键切开。

（3）限制性内切酶的切割方式：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是末端。

②沿着中心轴线切开DNA，切口是。

例2、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例3、下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是A．CTTAAG，切点在C和T之间B．CTTAAG，切点在G和A之间C．GAATTC，切点在G和A之间D．CTTAAC，切点在C和T之间3、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）DNA连接酶的分类：连接酶和连接酶。

（2）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于末端被切开的磷酸二酯键，T4DNA连接酶作用于末端和末端被切开的磷酸二酯键，但连接之间的效率比较低。

例4、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题。

（1）其中①和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。

（2）和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是。

几种酶的比较：（1）酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

专题1 基因工程 1.1 DNA 重组技术的基本工具知识梳理：一、基因工程概念1、概念：基因工程又是指按照人们的意愿，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____生物模型___________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）。

2、理解：操作环境：生物体 外 （内或外）；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 。

实质： 基因重组 ； 结果：定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物 。

二、DNA 重组技术的基本工具1、“分子手术刀”——_______限制酶___________________⑴来源：主要是从____原核生物分离纯化______来的。

⑵作用：能够识别双链DNA 分子的某种_____特定的核苷酸序列_______________________，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。

⑶结果：经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式：____平末端___和_黏性末端____。

2、、“分子缝合针”——_____DNA 连接酶____________________⑵ 作用结果：恢复被______限制酶________________切开的两个核苷酸之间的________磷酸二酯键_______,拼接成新的DNA 分子。

3、“分子运输车”——____基因进入受体细胞的载体_______________________________ ⑴种类：____质粒___________、 ____λ噬菌体衍生物________________、 _____动植物病毒____________⑵载体具备的条件① 能够在受体细胞中进行__ _自我复制___________，或整合到______染色体DNA____________上，随染色体DNA 进行同步复制。

1.1 DNA重组技术的基本工具问题导学一、理解基因工程的概念活动与探究1．基因工程另外的名称是什么？它应用的技术有哪些？2．基因工程操作的对象是什么?操作所在的水平是什么水平？操作的环境是体内，还是体外？3．基因工程的目的或结果是什么？基因工程是定向的吗？迁移与应用以下有关基因工程的叙述，正确的是( )。

A．基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的产物对人类都是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是目的性强不同生物的DNA能够重组的基础(1)基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。

（2）空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构.(3）碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对,G与C配对.二、基因工程的三种工具活动与探究1．切割DNA的工具是什么？其作用特性是什么？2．限制酶切割DNA时断开的是哪种化学键?切割后产生的DNA片段末端通常有哪两种形式？如何区分它们？3．将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子要依靠哪种酶来连接？连接后形成哪种化学键?4．常用的DNA连接酶有哪两类？它们的来源和性质有什么差别？5．DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？6．“分子运输车”的作用是什么?具备什么条件才能充当“分子运输车”?天然质粒DNA分子可以直接用作基因工程的载体吗?迁移与应用以下说法正确的是( ）。

A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B．质粒是基因工程中唯一的“分子运输车”C．“分子运输车"必须具备的条件之一是具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接D．所有的DNA连接酶都能够连接黏性末端和平末端1．各种有关的酶的比较（1）限制酶与DNA连接酶的比较（2（3)①相同点：都作用于DNA分子中的化学键。

②不同点:两者作用部位不同，前者作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键,而后者作用于两个成对碱基之间的氢键.2．质粒与载体DNA基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒，即独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA 分子。

专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具导学案学习目标：①简单描述基因工程的概念及目的。

②说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。

③利用DNA重组技术的工具解答有关题目。

学习过程：一、基因工程的概念基因工程是指按照，进行严格的设计，并通过 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。

由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。

二、DNA重组技术的基本工具1.“分子手术刀”——2.“分子缝合针”——3.“分子运输车”——(一)限制性核酸内切酶来源：主要是从中分离纯化出来的。

功能：能够识别双链DNA分子的某种核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开。

大多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成。

经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。

前者是限制酶在它识别序列的将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的切开产生的。

(二) DNA连接酶1.分类：根据酶的来源不同，可分为两类：一类是从中分离得到的，称为；另一类是从中分离出来的，称为。

2.两种DNA连接酶的比较：（1）相同点：都能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的键。

（2）区别：E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的之间连接起来，而不能将双链DNA片段之间进行连接；而T4DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的，又可以连接双链DNA片段的。

但连接平末端的之间的效率较。

(三)基因进入受体细胞的载体基因工程中使用的载体有：、和等。

其中最常用的是。

质粒：是一种的、、，并具有能力的。

巩固练习：1、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体（）A、细菌质粒B、λ噬菌体的衍生物C、动植物病毒D、细菌拟核的DNA2、20世纪70年代，创立了一种新兴的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是A、定向提取生物体的DNA分子B、定向地对DNA分子进行人工剪切C、在生物体外对DNA分子进行改造D、定向地改造生物的遗传性状3、在基因工程中，作为基因运输工具的运载体，下列特征除哪项外，都是运载体必须具备的条件（）A、能够在宿主细胞中复制，并稳定地保存B、具有一个至多个限制酶切点C、必须是细菌的质粒或噬菌体D、具有某些标记基因4、番茄在运输过程中，由于过早成熟而易腐烂。

1.1 DNA重组技术的基本工具一、指导思想与理论依据建构主义学习理论认为：应把学习看成是学生主动的建构活动，学生学习应与一定的知识背景即情景相联系，可以使学生利用已有知识与经验同化和索引出当前要学习的新知识（最近发展区）。

这样获取的知识，不但便于保持，而且易于迁移到陌生的问题情景中。

本节课结合“诱思探究教学法”和“自主合作探究教学法”两种教学模式。

“诱思探究教学法”：在教学过程中，“变教为诱、变学为思、以诱达思”，以全体学生“学会、会学”为目的，让学生去“思”，真正发挥学生的主体作用，从而最大限度地提高教学效果。

“自主合作探究教学法”：教师创造性地运用教材，引导学生通过自主学习，主动探究，合作交流释疑，从而获得独特的体验与感悟，进而提高解决问题的能力，形成扎实的基础学力，塑造学生优秀的个性心理品质。

二、教材分析专题1基因工程包括《DNA重组技术的基本工具》、《基因工程的基本操作程序》、《基因工程的应用》、《蛋白质工程的崛起》四节。

本专题的内容已经在人教版必修2中涉及过，前二节内容是核心，且对学生来说抽象、微观。

本专题主要增加了基因工程诞生的理论基础和技术基础内容，目的是使学生正确认识科学与技术的关系；同时在原有基因工程的操作步骤内容中增加了目的基因的获取方法、受体细胞的筛选等较详细的知识。

增加了基因工程的发展前景内容，体现了课程的时代性。

三、教学内容分析《DNA重组技术的基本工具》这部分内容再现科学和技术融合，也是学习本专题的基础。

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。

四、学生分析对于基因工程，学生接触得少，教材文字描述也较抽象。

但由于通过人教版必修2的学习，学生已形成了学习本专题所必需的核心概念，也基本了解有关基因工程的操作步骤和工具，因此学生结合教材“简约”和“形象”的插图，自主合作学习，通过的动手模拟操作，能够基本把握三种工具的作用，建立知识结构模型。

并从中领悟到成功的乐趣。

1.1 DNA重组技术的基本工具一、教学目标1.知识与技能(1)了解基因工程的基本概念。

(2)清楚基因操作的工具。

2.过程与方法(1)通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。

(2)以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。

3.情感态度和价值观(1)通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国奋斗的精神。

(2)通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。

二、教学重难点教学重点：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。

三、课时安排1课时四、教具多媒体课件五、教学内容及过程一、温故纳新【教师】：投影幻灯片，将基因工程的产物：多彩小鱼、转基因小鼠、蓝色玫瑰、辣椒香蕉、转基因小猪、黒籽番茄等生物直观地呈现在学生面前，引导学生思考以下几个问题：1.遗传的物质基础是什么？2.生物体遗传的基本单位是什么？3.为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？4.各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。

二、自主探究1.基因工程的概念：课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，引导学生学习科技探索之路，并回答表中内容。

【教师】：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。

基因工程的操作水平是在DNA 分子水平进行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？2.基因操作的工具【教师】：投影基因工程抗虫棉的简要过程【学习探究1】：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？【合作探究】：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。

关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。