3.1.1重组DNA技术的基本工具-导学案-2021-2022学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.docx

1、 高二生物导学案第三章 第1节重组DNA技术的基本工具导学案1班级 姓名 【学习目标】阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。【预习案】一、基因工程的概念和工具酶1基因工程的概念：指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物 特性，创造出更符合人们需要的 。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作 。2基因工程的工具酶(1)限制性内切核酸酶(限制酶)“分子手术刀”来源主要来自 种类数千种作用识别双链DNA分子的 序列，使每一条链中 断开结果产生 或 (2)DNA连接酶“分子缝合针”作用：将 连接起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的 键。种类种类来源特点E.coli DNA连接酶只能

2、将具有 的DNA片段连接起来， 连接具有平末端的DNA片段T4噬菌体既可以“缝合”双链DNA片段 的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的 ，但连接平末端的效率相对 。【探究案】探讨点1基因工程的理论基础1为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？2为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？(1)基因是 的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循 。(3)生物界共用 。探讨点2限制酶3请结合限制酶的作用特点，回答以下问题：(1)限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？(2)请结合下图，推断限制酶切一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？4请写出下列限

3、制酶切割形成的黏性末端，并思考：同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？5请判断：以下黏性末端是由 种限制酶作用产生的。6推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？7为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？探讨点3DNA连接酶8请比较DNA连接酶和DNA聚合酶并完成下表。种类DNA聚合酶DNA连接酶不同点作用实质催化 加到已有脱氧核苷酸 上，形成 键催化 之间形成 键作用结果催化形成与模板链 链，形成新的 分子催化具有 末端的DNA片段连接起来，形成 分子模板需要不需要相同点化学本质都是 ；都是催化形成 键。9.请判断：DNA片段经限制酶处理后产生的相

4、同黏性末端，再经过DNA连接酶处理后，形成的新的识别序列，能否再被所用的限制酶识别。(1)若两个相同黏性末端都是由同种限制酶(EcoR)切割后所得， (填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别(如图)。(2)若两个相同黏性末端是由不同限制酶切割所得， (填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别(如图)。【检测案】1.判断正误，并说明理由() (1)通过基因工程产生的变异是不定向的() (2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列() (3)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来() (4)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端() (5)限制酶和解旋酶的作用部位相

5、同( )2限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法正确的是A一个DNA分子中，酶a与酶b的识别序列可能有多个B酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接C酶a与酶b切断的化学键不完全相同D用酶a切割有3个切割位点的环状DNA分子，得到4种切割产物( )3在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是A将任意两个DNA片段连接起来B将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之间的氢键C连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键D只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键【核心归纳】1回文序列:限制酶特异性识别和切割的部位具有回文序列，即在切割部位，

6、一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。例如：EcoR限制酶识别的DNA序列为，为回文序列。2即使用不同的限制酶进行切割，但只要切割后产生的黏性末端相同就可用DNA连接酶连接起来。3与DNA相关的几种酶的比较项目DNA连接酶限制酶DNA聚合酶解旋酶作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键氢键作用对象DNA片段DNA单个的脱氧核苷酸DNA作用结果将两个DNA片段连接成完整的DNA分子切割DNA分子将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端将双链DNA分子局部解旋为单链第三章 第1节重组DNA技术的基本工具导学案参考答案一、基因工程的概念和工具酶1基因工程的概念：指按照人们的愿望，通过转

7、基因等技术，赋予生物新的遗传特性，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，因此又叫作重组DNA技术。概念剖析2基因工程的工具酶(1)限制性内切核酸酶(限制酶)“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类数千种作用识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开结果产生黏性末端或平末端(2)DNA连接酶“分子缝合针”作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。种类种类来源特点E.coli DNA连接酶大肠杆菌只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段T4 D

8、NA连接酶T4噬菌体既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低【探究案】探讨点1基因工程的理论基础1为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？提示(1)DNA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。2为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？提示(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(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。探讨点2限制酶3请结合限制酶的作用特点，回答以下问题：(1)限制酶能切开RNA分子的磷酸二酯键吗？提示不能。(2)请结合下图，推断限制

9、酶切一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？提示断开两个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个黏性末端；消耗两分子水。4请写出下列限制酶切割形成的黏性末端，并思考同种限制酶切割产生的黏性末端是否相同？不同限制酶切割产生的黏性末端是否一定不同？同种限制酶产生的黏性末端相同，不同的限制酶可能会形成相同的黏性末端。5请判断：以下黏性末端是由 3 种限制酶作用产生的。6推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？提示限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。7为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？提示含某种限制酶的细

10、菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。探讨点3DNA连接酶8请比较DNA连接酶和DNA聚合酶并完成下表。种类DNA聚合酶DNA连接酶不同点作用实质催化单个脱氧核苷酸加到已有脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键作用结果催化形成与模板链互补的DNA链，形成新的双链DNA分子催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子模板需要不需要相同点化学本质都是蛋白质；都是催化形成磷酸二酯键9.请判断：DNA片段经限制酶处理后产生的相同黏性末端，再经过DNA连接酶处理后，形成的新

11、的识别序列，能否再被所用的限制酶识别。(1)若两个相同黏性末端都是由同种限制酶(EcoR)切割后所得，能(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别(如图)。(2)若两个相同黏性末端是由不同限制酶切割所得，不能(填“能”或“不能”)再被所用的限制酶识别(如图)。【检测案】1.判断正误() (1)通过基因工程产生的变异是不定向的() (2)限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列() (3)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来() (4)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端() (5)限制酶和解旋酶的作用部位相同答案(1)(2)(3)(4)(5)()2限制酶a和b的

12、识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法正确的是A一个DNA分子中，酶a与酶b的识别序列可能有多个B酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接C酶a与酶b切断的化学键不完全相同D用酶a切割有3个切割位点的环状DNA分子，得到4种切割产物答案A解析一个DNA分子中，可能存在一个至多个酶a与酶b的识别序列，A正确；由题图可知，酶a与酶b的识别序列虽然不同，但切出的黏性末端相同(或互补)，互补的黏性末端能相互连接，B错误；酶a与酶b切断的化学键均为相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；用酶a切割有3个切割位点的环状DNA分子，可得到3种切割产物，D错误。()3在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是A将任意两个DNA片段连接起来B将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之间的氢键C连接具有相同黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键D只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键答案C