【金版教程】2015年人教版生物选修三作业：1-1DNA重组技术的基本工具

1.1 DNA重组技术的基本工具1．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的生物技术是()A．基因工程技术B．诱变育种技术C．杂交育种技术D．组织培养技术2．在基因工程中，常用的“剪刀”“针线”和“载体”分别指()A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶B．噬菌体、质粒、DNA连接酶C．限制酶、RNA连接酶、质粒D．限制酶、DNA连接酶、质粒3．下列四个DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是()A．①②B．②③C．③④D．②④4．作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是()A．能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B．具有多个限制酶切割位点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D．能够在受体细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选5．限制酶是一种核酸内切酶，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Bam HⅠ，Eco R Ⅰ，HindⅢ和BglⅡ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．Bam H Ⅰ和Eco R ⅠB．Bam H Ⅰ和HindⅢC．BamHⅠ和BglⅡD．Eco R Ⅰ和HindⅢ6．如图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题：(1)图中甲和乙代表_____________________________________。

(2)Eco RⅠ、HpaⅠ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________________、________________。

甲中限制酶的切点是________________之间，乙中限制酶的切点是________________之间。

(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是________________________________________________________________________。

普通高中课程标准实验教科书——生物选修3[人教版]专题1 基因工程1.1DNA 重组技术的基本工具简述基因工程的原理和技术（二）能力要求1．通过学习DNA 重组技术的基本工具，模拟制作重组DNA 模型，初步掌握基因工程的基本方法提高动手能力2．通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。

3．通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

本节课先预习教材后归纳知识，并通过小组讨论协作分析事例、达到学习目标。

基础知识1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）来源：主要是从 中分离纯化来的。

（2）种类：近 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”[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。

1．1DNA重组技术的基本工具1．基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。

2．不同生物基因能拼接在一起的理论基础是DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。

3．外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。

4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。

5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个核苷酸间的磷酸二酯键。

6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

基因工程的概念及其诞生与发展[自读教材·夯基础]1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的重大突破：①DNA是遗传物质的证明；②DNA双螺旋结构和中心法则的确立；③遗传密码的破译。

(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：①基因转移载体和工具酶相继发现；②DNA合成和测序技术的发明；③DNA体外重组得到实现及重组DNA表达实验获得成功。

(3)基因工程的发展与完善：1983年，世界第一例转基因烟草培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。

1988年PCR 技术的发明，使基因工程进一步发展和完善。

1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么。

提示：基因重组。

2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。

请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么。

提示：生物共用一套遗传密码。

[跟随名师·解疑难]1．对基因工程概念的理解操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切→连接→导入→表达定向地改造生物的遗传性状2．基因工程的原理和理论基础(1)原理：基因重组。

(2)理论基础：①拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。

②表达：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。

基因工程操作的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离出来。

高中生物选修3教材课后习题答案高中生物选修3教材答案1.1 DNA重组技术的基本工具（一）思考与探究1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA 片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…ACGTC… …CG CA…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT……TGCA…；4和8能连接形成…GAATTC……CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC……CGCG…；1和5能连接形成…CTGCAG……GACGTC…。

2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。

细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。

生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。

这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。

上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答）。

3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。

是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。

（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。

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，也不利于限制酶──“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，容易被感知和理解，但抽象、概括功能差。

习题：§1.1DNA重组技术的基本工具备课时间：2月22日姓名：班级：小组：1．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②2．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶3．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet 为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。

若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是( )4．限制酶是一种核酸内切酶，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BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ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．BamHⅠ和EcoRⅠB．BamHⅠ和Hind ⅢC．BamHⅠ和BglⅡ D．EcoRⅠ和HindⅢ5.质粒是基因工程常用的载体,它的特点是( )。

①能自主复制②不能复制③结构简单④单链DNA ⑤环状DNA ⑥含有标记基因A.①③⑤⑥B.③④⑤⑥C.①③④⑤D.②③④⑤6.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是( )A．人工合成基因 B．制备重组DNA分子C．把目的基因导入受体细胞D．目的基因的检测和表达7.采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。

但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。

以下有关叙述，正确的是( )A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法获得该目的基因B．人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后，其传递和表达不再遵循中心法则C．在该转基因羊体内，人凝血因子基因存在于乳腺细胞中，而不存在于其他体细胞中D．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA8.已知一双链DNA分子，用限制酶Ⅰ切割得到长度为120 kb(kb：千碱基对)片段；用限制酶Ⅱ切割得到40 kb 和80 kb 两个片段；同时用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割时，得到10 kb、80 kb和30 kb 3个片段，据此分析该双链DNA分子结构及酶切位点情况为( D )9．据右上图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是( )A．限制性核酸内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处 B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．连接c处的酶可以为DNA连接酶10．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11．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。

《DNA重组技术的基本工具》作业设计方案（第一课时）一、作业目标：1. 理解并掌握基因工程的基本工具。

2. 了解基因工程在生物科技中的应用。

3. 培养和锻炼学生的自主学习和科学探究能力。

二、作业内容：1. 阅读理解：学生需要阅读关于DNA重组技术的相关文献资料，了解基因工程的基本原理和工具。

资料应包括基因工程的定义、基本步骤、工具以及应用领域等。

阅读完成后，学生需回答以下问题：* 什么是DNA重组技术？其基本步骤是什么？* DNA重组技术有哪些基本工具？这些工具如何发挥作用？* 基因工程在哪些领域有应用？2. 知识总结：学生需对所阅读的知识进行总结，用自己的语言写出总结报告。

报告中需明确阐述DNA重组技术的概念、基本工具和应用领域，并对这些内容进行自己的理解和分析。

3. 小组讨论：学生以小组形式进行讨论，讨论的内容是如何在实际生活中应用基因工程的知识和技术。

小组讨论后，每个学生需提交一份小组讨论的报告。

三、作业要求：1. 作业必须独立完成，不得抄袭。

2. 提交的报告应包括个人理解和分析，不得抄袭或复制他人的内容。

3. 报告应简洁明了，条理清晰，字数不少于XX字。

4. 作业应在规定时间内提交，逾期提交将不予评价。

四、作业评价：1. 评价标准将基于学生作业的完成情况、回答问题的准确性、总结报告的分析和表达能力以及小组讨论的参与度和报告的质量。

2. 教师将对每个学生的作业进行评分，并给出具体的评价意见和建议。

对于表现优秀的学生，教师将在课堂上进行表扬和鼓励，以激发他们的学习兴趣和动力。

3. 对于未能按时提交作业的学生，教师将督促其及时完成并提交，同时也将考虑在后续的作业或测试中给予适当的惩罚。

五、作业反馈：1. 对于学生在作业中遇到的问题和困惑，教师将在课堂上或通过邮件等方式进行解答和指导。

2. 学生对作业的评价和改进意见将作为教师改进教学方案的重要依据，以便更好地满足学生的学习需求。

3. 教师将定期收集和分析学生的作业反馈，以便更好地了解学生的学习情况和需求，并及时调整教学方案，提高教学质量。