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1、基因工程的产物2 0 2 X1知识目标：简述DNA重组技术所需的三种基本工具。2能力目标：模拟制作重组DNA模型。3情感、态度与价值观目标：关注基因工程的发展。【重点难点】1重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。2难点：基因工程载体需要具备的条件。小组合作探究8-10分钟1、订正自主学习答案。2、讨论完成合作与探究的问题。3、利用道具盒里的工具，剪一剪、粘一粘，体验DNA重组技术中基本工具的作用。目标定位设想一能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基
2、因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？这些定向改造基因的设想能实现吗？经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程基因工程的概念基因工程的概念基因工程：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,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，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组
3、技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切 拼接 导入 表达基因重组基因工程的概念1、基因工程培育抗虫棉的简要过程：提取提取棉花细胞(含抗虫基因)苏云金芽苏云金芽孢杆菌孢杆菌抗虫基因与运载体与运载体DNADNA拼接拼接导入导入普通棉花普通棉花(无抗虫特性无抗虫特性)棉花植株(有抗虫特性)2、解决培育抗虫棉需要哪些关键步骤？3、培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”限制性核酸内切酶关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子缝合针”DNA连接酶“分子运输车
4、”运载体1、从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核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，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？限制酶切割外源DNA,使之失效，从而达到保护自身的目的！一、“分子手术刀”限制性核酸内切酶主要是原核生物来源：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。约4000种。2、种类：作用：结果：形成两种末端黏性末端平末端作用特点：具有专一性3、限制酶是如何切割DNA分子的？A AT TG GG GC CA AT TC CT TT TC CG GA AA A
5、大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma；也有少数由4、5或8个核苷酸组成。限制酶切割磷酸二酯键让学生指出切割部位让学生指出切割部位大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端。Sma能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。EcoR黏性末端黏性末端限制性内切酶作用过程什么叫黏性末端？当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。Sma平末端平末端平末端平末端什么叫平末端什么叫平末端？当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切
6、开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。5、限制酶所识别的序列有什么特点？碱基互补、反向对称重复排列。中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。4、以RcoRISmaI为例，展示形成的末端？基因的针线基因的针线：DNA连接酶连接酶G AA TT CC TT AA GG AA TT CC TT AA GGC TT AA AA TT C GG C TT AA AA TT C GGC TT AA AA TT C G用同种限制酶切割二二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶种类：作用：两类（大肠杆菌）EcoliDNA连接酶（T4噬菌体）T4DNA连接酶把两条DNA末端之
7、间的缝隙“缝合”起来。即在磷酸基与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键1、DNA连接酶是怎么分类的？作用结果？限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否一样呢？E.coliDNA连接酶：连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端，但连接后者时效率比较低作用结果：EcoliDNAEcoliDNA连接酶或连接酶或T T4 4DNADNA连接酶连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键T4DNADNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNA聚合酶和DNA连接酶的比较比较项目DNA聚合酶DNA连接酶不同点形成磷酸
8、二酯键的方式只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的末端，形成磷酸二酯键是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键是否需要模板以一条DNA链为模板是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板连接DNA链单链双链相同点它们的化学本质都是蛋白质两者均属于酶，具有酶的基本属性和特点两者都能形成磷酸二酯键2、思考：学生展示DNA聚合酶的作用。三三、分子运输车分子运输车基因进入受体细胞基因进入受体细胞的载体的载体1、用什么方法把外源基因送入细胞？能将外源基因送入受体细胞的工具就是载体2、基因工程的载体来源：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒3、运载体需要的条件：有一至多个限制酶切点，供外源DNA插入其中；
9、对受体细胞无害；能在受体细胞中复制、表达；有某些标记基因，便于筛选。假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？霍乱菌的质粒有多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？4、认识常用的载体质粒 质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNADNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。硬纸板代表：剪刀代表：透明胶带代表：活动：重组DNA分子的模拟操作DNA分子片段或是质粒限制性核酸内切酶DNA连接酶学生展示重组DNA分子模拟制作：模拟制作：重组重组DNADNA分分子子制作展示当堂检测所有学生需完成：1、回顾DNA重组技术的基本工具，绘制知识树。2、完成学案【课后练习与提高】部分。有兴趣的同学：课下查阅相关材料，写一个关于基因工程的小论文。生物种间杂交想像图生物种间杂交想像图同学们再见！