浙科版生物选修3第一节《工具酶的发现和基因工程的诞生》word学案

第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生一、工具酶的发现和基因工程的诞生1．基因工程概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心：构建重组DNA 分子(基因表达载体的构建)。

3．基因工程的主要理论基础 (1)DNA 是生物遗传物质的发现。

(2)DNA 双螺旋结构的确立。

(3)遗传信息传递方式的认定。

4．基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒载体的发现与应用。

二、基因工程的工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)概念：是能够识别和切割DNA 分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

(2)来源：主要来自原核生物。

(3)功能：能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列，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。

(4)结果：产生粘性末端或平末端。

2．DNA 连接酶(1)概念：是将具有末端碱基互补的2个DNA 片段连接在一起，形成重组DNA 分子的酶。

(2)作用：缝合DNA 片段，在基因工程中，可以将外源基因和载体DNA 连接在一起。

1.遗传工程泛指把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心是构建重组DNA 分子(基因表达载体的构建)，基因工程的基本原理是基因重组。

3．基因工程的技术保障是限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒载体的发现与应用。

4．限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA 分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

5．DNA 连接酶是将具有末端碱基互补的2个DNA 片段连接在一起，形成重组DNA 分子的酶。

6．质粒是基因工程的载体，可将外源基因送入宿主细胞。

(3)作用实质：形成核苷酸之间的磷酸二酯键。

3．目的基因的载体——质粒(1)概念：是能够自主复制的双链环状DNA分子。

(2)作用：质粒是基因工程中的载体，将外源基因送入受体细胞中。

第一节工具酶发现与基因工程诞生课标解读重点难点1.联系遗传工程含义，说出基因工程主要内容。

2.结合“工具酶作用示意图〞说出限制性核酸内切酶与DNA连接酶作用。

3.结合“质粒分子构造示意图〞明确质粒本质及特性。

1. DNA重组技术所需3种根本工具作用。

(重点) 2. 基因工程载体需要具备条件。

(重难点)遗传工程概念基因工程。

2．广义遗传工程泛指把一种生物遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物细胞中去，并使这种遗传物质所带遗传信息在受体细胞中表达。

基因工程理论根底与技术保障理论根底DNA 是遗传物质发现DNA双螺旋构造确立中心法那么认定与遗传密码破译技术保障基因转移载体——质粒发现多种限制性核酸内切酶与连接酶以及逆转录酶(工具酶)发现DNA合成与测序技术创造DNA体外重组实现、重组DNA表达实验成功第一例转基因动物问世、PCR技术创造DNA重组技术根本工具(1)作用：对DNA分子上不同特定核苷酸序列进展识别与切割。

(2)作用特点：专一性。

(3)作用结果：产生粘性末端，使DNA重组成为可能。

1.左图中翻开G与C化学键酶c名称是什么？工具a使哪种化学键断裂？【提示】解旋酶；磷酸二酯键。

2．基因——DNA连接酶(1)发现：1967年。

(2)作用：将具有末端碱基互补配对两个DNA分子片断连接在一起。

(3)过程如下图：3．基因工程载体(如图)大肠杆菌质粒分子构造示意图(1)种类①质粒：是一种小型环状DNA分子。

②λ噬菌体。

③动植物病毒等。

(2)特点①能自我复制。

②具有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点。

③具有标记基因。

④对受体细胞无害。

(3)作用结果携带外源基因进入受体细胞。

2.尝试写出图示中酶a及X名称？【提示】酶a是DNA连接酶，X是能合成胰岛素细菌细胞。

1．一种限制性核酸内切酶可识别多种特定核苷酸序列。

(×)【提示】一种限制性核酸内切酶只识别一种核苷酸序列。

2．基因工程载体与物质跨膜转运所需要载体化学本质一样。

第一章基因工程第一节工具酶的发现和基因工程的诞生一、DNA分子的结构特点1．DNA分子由两条脱氧核苷酸链按________方式盘旋成双螺旋结构。

2．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；________排列在内侧。

3．碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：________，但A＋T的量不一定等于G＋C的量，这就是DNA中碱基含量的________法则。

二、DNA的复制1．复制的概念：由一个DNA产生与亲代________的新DNA的过程。

2．复制的过程：以解开的________为模板，以游离的四种________为原料，在DNA聚合酶等的作用下，按照________原则并且相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团形成________，从而合成与母链互补的子链。

因此，DNA的复制被称为________。

三、DNA(基因)及遗传信息的传递1．染色体是________的载体，基因控制着生物的________。

2．DNA具有携带遗传信息和________的双重功能，遗传信息的传递可概括为“中心法则”，即遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定________的特异性。

蛋白质是生命活动的________。

一、1.反向平行2．碱基对3．氢键A与T配对；G与C配对卡伽夫二、1.完全相同2．每条母链脱氧核苷酸碱基互补配对磷酸二酯键半保留复制三、1. 基因(遗传物质) 性状2．表达遗传信息蛋白质体现者中国书法艺术说课教案今天我要说课的题目是中国书法艺术，下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。

一、教材分析：本节课讲的是中国书法艺术主要是为了提高学生对书法基础知识的掌握，让学生开始对书法的入门学习有一定了解。

书法作为中国特有的一门线条艺术，在书写中与笔、墨、纸、砚相得益彰，是中国人民勤劳智慧的结晶，是举世公认的艺术奇葩。

第一节工具酶的发现和基因工程的诞生【教学目标】知识与能力方面：１．简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。

２．简述基因工程的原理和技术。

过程与方法方面：1.运用所学的DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型2．运用基因工程的原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度、价值观方面：关注基因工程的发展，体会S、T、S三者之间的关系。

【教学重点】DNA重组技术所需要3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。

【教学方法】讲授法。

【教学课时】1课时。

【教学过程】（导入新课）1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物──转基因烟草出现，实现了一种生物的某些基因在另一种生物中的表达。

基因工程的理论基础和技术保障分别是什么？理论基础：DNA双螺旋结构的发现，使科学家发现所有生物的DNA都是由四种脱氧核苷酸聚合而成的，为来自异种的DNA拼接提供了结构基础；中心法则揭示了生物的遗传信息传递的过程，而且所有的生物共用一套密码子，这使基因在异种生物细胞内表达成为了可能。

既然科学家意识到了上述可能之后，就开始探索转基因的技术手段，此时，几种基因工程的工具的发现，为使这项技术最终成功了。

基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶，DNA连接酶，运载体。

（提出问题）限制性核酸内切酶是从什么生物体内发现的？它的作用有什么特点？限制酶切开的DNA末端有什么特点？（学生活动）阅读课文，总结限制性内切酶的作用特点和作用结果。

（总结归纳）科学家的基本意向也和同学们一样。

单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。

在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。

科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。

迄今已从近300种微生物中分离出4000种限制酶。

这种酶能够识别双链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。

选修3 第一章基因工程学案（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有。

（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：等。

2.“分子缝合针”——（1）功能：缝合。

（2）与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——（1）载体具备的条件：①能够在宿主细胞内并稳定地_____；②具有____________切点，以便与_______连接；③具有某些，便于进行筛选。

常用的运载体有_______、和________等；（2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链。

（3）其它载体：(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的基因。

2.目的基因序列已知获取方法序列未知获取方法第二步：构建重组DNA分子的方法：第三步：常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。

受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。

此方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：用处理大肠杆菌，使细胞壁的透性增加。

第四步：；筛选的依据是。

第五步：；表达的标志是。

（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

（四）蛋白质工程的概念、基本途径蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

第一节工具酶的发觉和基因工程的诞生【学习目标】1．简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。

2．简述基因工程的原理和技术。

3．运用所学的DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。

4．运用基因工程的原理，提出解决某一实际问题的方案。

【学习进程】1．总结基因工程的理论基础和技术保障。

2．阅读课文，了解限制性核酸内切酶。

3．阅读课文，总结DNA连接酶并比较DNA连接酶和DNA聚合酶的区别。

4．阅读课文，总结运载体需要具有的条件和质粒作为运载体的特点。

【知识梳理】一．“分子手术刀”──限制酶。

1．特点2．作用二．“分子缝合针”──DNA连接酶。

1．作用2．种类三．“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。

1．条件2．种类【典题解悟】下列关于各类酶作用的叙述，不正确的是（）A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C．一种限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D．利用纤维素酶和果胶酶能够取得植物的原生质体解析：DNA连接酶能够将两个DNA片段结尾的不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接形成磷酸二酯键，故A 正确。

RNA聚合酶催化的是转录进程，B正确。

C错在一种限制酶只能识别一种特定的碱基序列，而不是多种序列。

D是植物细胞工程经常使用的手腕，是正确的，故选C。

【当堂检测】１．把兔操纵血红蛋白合成的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔的血红蛋白，这说明( ) A．兔和大肠杆菌共用一套遗传密码子B．大肠杆菌的遗传物质是RNAC．兔的RNA和大肠杆菌的RNA携带相同的遗传信息D．兔操纵血红蛋白合成的基因能进人大肠杆菌2．能够使植物体表达动物蛋白的育种方式是（）A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种3．科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，能够携带DNA分子。

把它注射入组织中，能够通过细胞的内吞作用的方式进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体中，成为细胞基因组的一部份，DNA整合到细胞染色体中的进程，属于( )A．基因突变B．基因重组C．基因互换D．染色体变异4．下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育新的农作物优良品种( )A ．基因工程技术B ．诱变育种技术C ．杂交育种技术D ．组织培育技术5．实施基因工程第一步的一种方式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。

第1课时工具酶的发现和基因工程的诞生[学习目标] 1.说出基因工程的含义并指出基因工程的主要内容。

2.说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点。

3.说出DNA连接酶的作用。

4.简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。

5.解释限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒对基因工程诞生的作用。

一、基因工程的概念和理论基础归纳总结1.不同生物的DNA分子能拼接起来的理论基础(1)DNA分子的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。

(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。

(3)所有生物的DNA碱基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。

2.外源基因能够在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立性。

(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。

(3)生物界共用一套遗传密码。

例1 (2018·象山期末)科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )A.定向地改造生物的遗传性状B.定向提取生物体的DNA分子C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地对DNA分子进行人工“剪切”答案 A解析基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，A正确。

例2 (2018·学军中学校级期中)下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是( )A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案 D解析基因工程又叫DNA重组技术，是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，A正确；工具酶(限制性核酸内切酶和DNA连接酶)和载体的发现使基因工程的实施成为可能，B正确；编码氨基酸的遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工程直接相关，C正确；基因工程可以在不同物种间进行，D错误。

1.1工具酶的发现和基因工程的诞生
一、学习目标：
1 说出基因工程的含义和主要内容
2 说出限制性核酸内切酶的含义和作用特点，以及DNA连接酶的作用
3 简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用
二、学习过程：
（一）温故知新：
①转基因技术的两大优点②决定性状的原因
③基因与DNA的关系和结构④基因可以在其它物种体内表达的原因
（二）探究一：如何截取出荧光蛋白基因（目的基因）？
—）切割含目的基因的DNA序列。

2 我们选择用限制性核酸内切酶切割序列，有个酶切位点被切断，共断裂个磷酸二酯键，暴露出的黏性末端是，共有个。

【思考】
1 被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？不同的限制酶呢？
2 如果要截取出荧光蛋白基因（目的基因）应选择用酶
（三）探究二：尝试构建一个含荧光蛋白基因的重组质粒
【活动】：模拟重组质粒的构建过程
1 材料：限制性核酸内切酶1（—G↓GATCC—）、酶2（—↓GATC—）、酶3（—G↓AATTC —）、DNA连接酶、质粒等
2 我们选择用切割含荧光蛋白基因的DNA序列，得到荧光蛋白基因（目的基因），用切开载体质粒，用连接两者，得到重组质粒。

【思考】
形成重组质粒的过程中，一定是质粒和目的基因相连吗？如果不是，还有什么可能。

三．小试牛刀
1 科学家运用基因工程技术将人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并在大肠杆菌细胞内成功表达。

这个过程用到的酶有。

以下形成的DNA片段中，具有互补粘性末端的一组是：
2 请在下表中对导入了三种重组质粒（插入点分别为a、b、c）的细菌在培养基上的生长情况/插入点进行合理推测：。