3.1 重组DNA技术的基本工具教案

3.1 重组DNA技术的基本工具教案 【教学目标】 课程标准与本节相对应的要求是：概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的；阐明重组DNA技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。结合教材内容，确定本节教学目标： 1.通过资料分析，阐明基因工程的理论基础 2.通过模拟制作活动，阐明限制酶、DNA连接酶和载体的作用 3.通过了解基因工程的发展历程，认同基因工程的诞生和发展离不开多个学科的理论研究和技术创新 【教学重难点】 （1）重组DNA技术所需的三种基本工具的作用 （2）DNA的粗提取与鉴定 【新课导入】 从社会中来 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2 nm，对如此微小的分子进行操作是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。那么,科学家究竟用到了哪些“分子工县”？这些“分子工具”各具有什么特征呢？ 提示：科学家用到了限制酵、DNA连接酵、载体等“分子工具”。限制酶能识别双DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性术端或平术端的片段。DNA连接酵催化醉胺酯键的形成， 即催化一个DNA片段3'端的羟基与另一个DNA片段5'端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进人受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。载体一般还带 有标记基因，以便进行重组DNA分子的筛选。 【新课讲解】 限制性内切核酸酶———�分子手术刀” 提供材料：20世纪50年代，科学家发现细菌具有抵抗噬菌体感染的能力。他们确定了这种防御系统是基于细菌内的一种酶，这种酶可以特异性的切割噬菌体的DNA序列，可以通过消化噬菌体DNA来限制病毒作用，因此称为限制性核酸内切酶，简称限制酶。 解决问题：①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 ②限制酶存在于细菌的主要作用是细菌的防御系统，用来切割外源DNA分子的。 ③限制酶“切割”DNA的部位是磷酸二酯键。 1、来源和命名、种类 限制酶主要来源于原核生物。根据来源进行命名。 以最常用的EcoRⅠ为例，其中E是大肠杆菌所属的属名首字母，co是大肠杆菌种名的前两个字母，R是R型菌，Ⅰ指第一个提取出来的限制酶，所以EcoRⅠ是指从大肠杆菌R型菌中提取出来的第一种限制酶。 练习：同样的粘质沙雷氏菌中提取出来的第一种限制酶应该叫什么？SmaⅠ 特点 阅读教材：限制酶发挥作用的特异性体现在哪些方面呢？在教材中勾画出来。 能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 深入讲解：以EcoRⅠ，SmaⅠ为例进行讲解。 限制酶发挥作用分两步： 第一步：识别特定的序列 板书：识别特定的序列 根据遗传信息的阅读要求，EcoRⅠ识别的是从5’-3’为GAATTC序列。 练习：SmaⅠ识别的序列分别是？CCCGGG 综合EcoRⅠ、SmaⅠ、NotI、BapⅠ的序列总结特点： ①两个序列都是由6个脱氧核苷酸组成，而限制酶的识别序列除了常见的6个构成的，还可能由4个或8个核苷酸构成。 ②这些序列一条链正着读和另一条链反着读都是一样的，这种序列我们称为回文序列。 第二步：在特定位点切开。 提供DNA模型。结合学习的DNA和脱氧核苷酸的结构，先在DNA上找到完整的两个核苷酸，两个核苷酸之间的化学键就是被作用的键。为了保证DNA切割后结构的完整，应该切除3’，5’—磷酸二酯键。 EcoRⅠ识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。切开之后的结构切口处有暴露的碱基，容易与其他碱基互补配对，这种结构称之为黏性末端。 与之相反的是SmaⅠ识别CCCGGG序列，在C和G之间 ... ...