1、第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生【教学目标】知识与能力方面： 简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。简述基因工程的原理和技术。过程与方法方面：1.运用所学的DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型2运用基因工程的原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度、价值观方面：关注基因工程的发展，体会S、T、S三者之间的关系。【教学重点】DNA重组技术所需要3种基本工具的作用。【教学难点】 基因工程载体需要具备的条件。【教学方法】 讲授法。【教学课时】 1课时。【教学过程】（导入新课）1973年转基因微生物转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物
2、转基因烟草出现，实现了一种生物的某些基因在另一种生物中的表达。基因工程的理论基础和技术保障分别是什么？理论基础：DNA双螺旋结构的发现，使科学家发现所有生物的DNA都是由四种脱氧核苷酸聚合而成的，为来自异种的DNA拼接提供了结构基础；中心法则揭示了生物的遗传信息传递的过程，而且所有的生物共用一套密码子，这使基因在异种生物细胞内表达成为了可能。既然科学家意识到了上述可能之后，就开始探索转基因的技术手段，此时，几种基因工程的工具的发现，为使这项技术最终成功了。基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶，DNA连接酶，运载体。（提出问题）限制性核酸内切酶是从什么生物体内发现的？它的作用有什么特点？限制酶切
3、开的DNA末端有什么特点？（学生活动）阅读课文，总结限制性内切酶的作用特点和作用结果。（总结归纳）科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4000种限制酶。这种酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。不同的限制酶识别的特定核苷酸序列也不同，这样就为我们切割DNA提供了多种特定的“手术刀”。但它们切割DNA后形成的末端有两种可能：一种形成黏性
4、末端，一种形成平末端。限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。（提出问题）DNA连接酶怎样将两个DNA片段连接？它连接的是什么化学键？它的作用与DNA聚合酶有什么不同？（学生活动）阅读课文，回答上述问题。（总结归纳）DNA连接酶能够将具有末端碱基互补的（即具有黏性末端）两个片段连接起来，拼接的位置是由限制酶断开的磷酸二酯键。DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。表1 DNA聚合酶和DNA
5、连接酶的比较DNA聚合酶DNA连接酶化学本质蛋白质蛋白质作用部位磷酸二酯键（单个脱氧核苷酸+片段）磷酸二酯键（DNA双链片段+DNA双链片段）模板需要不需要（提出问题）如何将重组DNA导入受体细胞中并稳定存在和表达？单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，有时即使进入受体细胞也不能稳定存在和表达，所以我们将切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。不是任何的“分子运输车”都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体的。其中的理由要从实际情况出发考虑才能清楚。下面老师提出四个问题供大家思考。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有切割位点将怎样？3.目的基因是否
6、进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？（学生活动）根据上述问题，阅读课文，寻找答案。（总结归纳）上述问题答案：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。所以充当基因进入受体细胞载体的必要条件：1. 能自我复制；2. 有切割位点；3. 有遗传标记基因；4. 对受体细胞无害、易分离。目前
7、通常利用的载体是“质粒”。质粒是能“友好求得真知，自己解答这个问题。寄宿在细菌细胞内的小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒，尤其要在质粒载体结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现。生：找到“复制原点”说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”说明质粒有切割位点。找到“氨苄青霉素抗性基因”说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。找到此质粒来自大肠杆菌说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。【板书设计】DNA重组技术的基本工具一“分子手术刀”限制酶。 1特点 2作用二“分子缝合针”DNA连接酶。
8、1作用 2种类三“分子运输车”基因进入受体细胞的载体。 1条件 2种类【随堂练习】 1.判断题（1）质粒是能够自主复制的游离于拟核DNA的小型环状DNA分子。 （）（2）DNA连接酶能够将任意两个DNA片段连接在一起 （）2选择题下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )ACTTAAG，切点在C和T之间 BCTTAAG，切点在G和A之间CGAATTC，切点在G和A之间 DGAATTC，切点在C和T之间 【布置作业】完成学案和作业本上内容。【教学反思】首先设置问题情景，学生在思索中学习新知识。在教学中要注意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的认识。还要引导学生从基因工程的整体思考问题，解决问题。