《DNA重組技術的基本工具》參考教案

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1、1.1DNA重組技術的基本工具 教學 教學內(nèi)容 教學手段 預期 過程 和方法 目標 1創(chuàng)設情 師：1973年轉(zhuǎn)基因微生物一轉(zhuǎn)基因大 境，引入對 腸桿菌問世；1980年第一個轉(zhuǎn)基因動 基因重組技 物一轉(zhuǎn)基因小鼠誕生；1983年第一例 聯(lián)系舊知識， 術工具的學 轉(zhuǎn)基因植物一轉(zhuǎn)基因煙茸出現(xiàn)，實現(xiàn) 習。 了一種生物的某些性狀在另一種生物中的表達。 拿出兩種 使學生認識 到基因工程 同學們，性狀的表達與我們從前學過 的什么過程后關？ 生：與基因控制蛋白質(zhì)的合成有關。 師：假若這是一個DNA上的能指導合 成某種藥物蛋白的基

2、因（老師用手指 不同顏色的等寬的紙條。 學生討論。 也是建立任基因控制蛋白質(zhì)合成的基礎理論上的，不可割 出紙條上的該區(qū)段），而這是一條煙茸 裂。 的DNA（老師拿出另一紙條）。同學們分析，要實現(xiàn)藥物基因在煙茸中的表 第三個內(nèi) 抽象艾直觀，增強誘思的 達，提前要做哪些關鍵工作？ 咨不好回 效果。 生：1.要將藥物基因切割卜來； 答,教師要 2.要將藥物基因整合到煙茸的DNA 引導。 上。 師：同學們說得對！但還應該實際考 使學生認識 慮問題，這兩條紙帶所代表的DNA是 在同一個細胞中嗎？ 生：不是。

3、贊揚也是教育的一種方式。 到科學的發(fā)展信賴于技術的創(chuàng)新。 師：所以這里就存在一個基因轉(zhuǎn)移的 實際問題，誰能具體說一下？ 生：就是如何將控制合成藥物的基因 轉(zhuǎn)入煙茸細胞的問題。 師：同學們思考的問題，正是科學家 們思考的問題。剛才我們所探討的工 2.學習分子手術 刀”TS制酶。 作，都是在分子水平上進行的，切割也好，連接也好，轉(zhuǎn)移也好，無一例外。中國有句俗語叫沒有金剛鉆兒，不攬瓷器活兒”?？茖W家們在實施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實施基因工程的三種金剛鉆兒”，使基因工程的設想成為了現(xiàn)實。這三種金剛鉆兒”，一是準確切割D

4、NA的工具，分子手術刀”一限制酶；二是DNA片段的連接工具，分子縫合針”——DNA接酶；三是基因轉(zhuǎn)移工具，分子運輸車”一基因進入受體細胞的載體。下面我們就來學習這方面的內(nèi)容。 師：在進入對限制酶的學習時，你們可能最關心的是這種工具酶到哪里去尋找。我們不妨從以往學過的知識談起，引起思考。自然界中有各種生物，它們所處的環(huán)境不是真空。一些生物的DNA可能進入另一種生物的細胞中。這種可能，同學們可用什么實例來說明？ 生：噬菌體侵染細菌的實驗。 師：那么現(xiàn)今存在的生物為什么沒有在長期的進化過程中被外源DNA的入侵而絕滅，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)呢？ 生：生物體有的有免疫系統(tǒng)，如動物； 引導大家

5、思考。 學生討論。 討論中及時發(fā)現(xiàn)有創(chuàng)新思維的學生，鼓勵發(fā)表意見。學生再次議論。 及時鼓勵 學生。 以上教學也是將三種操作工具整合到一個完整的過程之中 將直白的教 學內(nèi)容變得 有思維力度 培養(yǎng)學生思 維的創(chuàng)造性。 以上教學改 變直白的教 學方式，通過 誘思，提高學 生的思維能 力。 引導學生與 DNA酶作對 比，在比較中 準確認識

6、限 制酶。 讓文字與插 圖結(jié)合，使抽 象的文字在 直觀的插圖 中得以體現(xiàn)。 學生看插 圖。 學生看書 有的有保護作用的組織、器官，如植 物。 師：那么作為單細胞的生物來講，怎 么會有那么復雜的結(jié)構和系統(tǒng)？它如 何來抵抗入侵的外源DNA,保護自身 學生看書呢？ 生：只有讓外來的DNA失效，才能保 護自身。 師：那么怎樣才能讓DNA失效？ 生：用DNA酶，因為在必修課本中學 過。教師點撥 師：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了嗎？ 生：一種特殊的酶，能切割外來的DNA,而對自身不切割。 師：根據(jù)你們的分析可知，這種酶可能是一種不同于DNA酶的、我們

7、還沒有認識的酶。我們討論至此，同學們是否有了從哪里獲得這種酶的意向？生：到單細胞的生物中去找。 師：科學家的基本意向也和同學們一樣。單細胞生物比多細胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在長期的進化過程中，使其必須有處理外源DNA的酶。科學家們經(jīng)過不懈的努力，終于從原核生物中分離純化出這種酶，叫做限制酶。迄今已從近300種微生物中分離出4000種限制酶。這種酶與我們以前知道的DNA酶的作用是不同 3.學習分 子縫合 針”——DN 連接酶。 的。請同學們看書，學習限制酶特有的作用。 師：書中告訴我們這種特殊的酶有什么作用？ 生：它們能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核甘酸序列，并且使

8、每一條鏈中特定部位的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 師：以上這句話，說出了兩層意思。一是識別特定核甘酸序列。請同學們看圖，EcoRI只能識別GAATTC的核甘酸序列，SmaI只識別CCCGGG的核甘酸序列。第二層意思是從特定部A、，,…、一，、，一、， 位的兩個核甘酸之間切開。請同學們看圖，EcoRI就從G和A之間切開，SmaI就從C和G之間切開。 師：剛才我們提到科學家們已經(jīng)分離出4000多種限制酶。由于酶的不同，它們識別的特定核甘酸序列也不同，這樣就為我們切割DNA提供了多種特定的手術刀”。但它們切割DNA后形成的末端有兩種可能，請同學看圖回答。 生：一種形成黍占性末端，一種形成

9、平末端。 師：那么這兩種末端是如何形成的呢？請從書中找到答案。 生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側(cè)將DNA兩條單鏈分割開，就形成 學生看書，接著議論。 教師點撥。 利用插圖。 看書學習。 將局部問題整合到 實際工作 聯(lián)系舊知識，提供一個比較的對象，在比較中加深對DNA連接酶的認識。 提高學生思維的深刻性。 準確認識DNA連接酶的作用部位。 解決本課的難點。  4 .學習分 子運輸 車”一基因 進入受體細 胞的載體。 5 .布置作 業(yè)。 黏性末端，而從識別序列的中心位置 切開就產(chǎn)生平末端。 師：切斷的DNA片段要與受體細胞的 DNA連接，同學們根據(jù)以往

10、學習的經(jīng) 驗，能說出用什么酶嗎？ 生：用DNA復制中的DNA聚合酶。 師：同學們想到用DNA聚合酶是很正 常的，但是現(xiàn)在我們學習的這種連接 與DNA復制中的連接有所不同。請看 書后議論，由同學來回答。 生：DNA連接酶是將雙鏈的DNA片 段連接起來，而DNA聚合酶則是將一 個個脫氧核甘酸連接起來。 師：同學們說得對，但還不深刻。比 如剛才說DNA連接酶是將雙鏈的 的全過程 中思考。 學生討論 學生歸納 提出問題，誘 導思考，解決 難點。 培養(yǎng)思維的 廣闊性。 培養(yǎng)學生的 歸納能力。 DNA片段連接起來，就是說DNA連接酶是同時連接雙鏈的切口，而DNA聚合酶只是在單鏈上

11、將一個個脫氧核甘酸連接起來。相同之處都是通過形成磷酸二酯鍵來連接的。請同學們在圖中正確指出其位置。 師：開始時，我們學習了限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復它們的連接，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？同學們應從書中求得真知，自己解答這個問題。 學生結(jié)合 插圖尋找 課內(nèi)與課 外結(jié)合。 利用插圖加 深對載體必 須具備條件 的認識。 體現(xiàn)基礎知 識的準確運 用。在運用中 加深對基礎 知識的深層 生：應該有所選擇。因為EcoliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段黏性末端 之間連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間連接起來。T4DNA連接酶既可

12、縫合”雙鏈黏性末端，也可縫合”雙鏈DNA的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。 師：單純的DNA片段是很難導入受體細胞的，所以我們將切割卜來的目的基因?qū)胧荏w細胞就需要有一個分子運輸車”幫助。不是任何的分子運輸車”都可以用來作目的基因進入受體細胞的載體的。其中的理由要從實際情況出發(fā)考慮才能清楚。卜向老師提出四個問題供大家思考。 1 .假如目的基因?qū)胧荏w細胞后不能復制將怎樣？ 2 .作為載體沒有切割位點將怎樣？ 3 .目的基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？ 4 .如果載體對受體細胞肩害將怎樣？不能分離會怎樣？ 生：1.導入受體細胞的目的基因/、能復制，將在細胞增殖中丟失。 5

13、 .載體沒有切割位點，外源的目的基因不可能插入。 6 .如果載體上有遺傳標記基因，這樣，在載體進入受體細胞后，就可通過標記基因的表達來檢測。 7 .載體對受體肩害，將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉(zhuǎn)入的目的基因也無  立足之地。載體不能分離，就不能獲得更多帶有目的基因的載體。 師：可見以上內(nèi)容，都是在選擇合適載體時必須考慮的。請同學們閱讀課文，歸納出充當基因進入受體細胞載體的必要條件。 生：1.能自我復制； 2 .有切割位點； 3 .有遺傳標記基因； 4 .對受體細胞無害、易分離。 師：目前通常利用的載體是質(zhì)?！薄Ｙ|(zhì)粒是能友好”寄宿在細菌細胞內(nèi)的小型的環(huán)狀DNA

14、。卜間讓我們通過插圖T來認識質(zhì)粒，尤其要在質(zhì)粒載體結(jié)構模式圖上找出剛才歸納幾個條件的具體體現(xiàn)。 生：找到復制原點”一說明質(zhì)粒能復制并能帶著插入的目的基因T復制。 找到目的基因的插入位點”一說明質(zhì)粒肩切割位點。 找到氨節(jié)青霉素抗性基因”一說明有標記基因的存在，將來口」用含青毒素的培養(yǎng)基鑒別。 找到此質(zhì)粒來自大腸桿菌一說明沒有危害，大腸桿菌是非致病菌，大腸桿菌分裂快，也便于從大量復制個體中分離出來。 1.完成書后練習題。  2.認真完成模擬制作DNA?組模 型。希望大家動手、動腦協(xié)調(diào)配合，體會每一步驟在基因重組中的真實含義。最后結(jié)束時加強反思，回答書中提出的兩個問題。 經(jīng)典例題剖析 下圖表示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列 及切點是（） A.CTTAAG,切點在C和T之間B.CTTAAG,切點在G和A之間 C.GAATTC,切點在G和A之間D.CTTAAC,切點在C和T之間 【解析】由圖不難看出該限制酶識別的堿基序列是GAATTC,切點是G與A之間。 答案C