DNA重组技术的基本工具 教学案例
师:在进入对限制酶的学习时,你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起,引起思考。自然界中有各种生物,它们所处的环境不是真空。一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。这种可能,同学们可用什么实例来说明?
生:噬菌体侵染细菌的实验。
师:那么现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭,仍能保持一种稳定状态呢?
生:生物体有的有免疫系统,如动物;有的有保护作用的组织、器官,如植物。
师:那么作为单细胞的生物来讲,怎么会有那么复杂的结构和系统?它如何来抵抗入侵的外源DNA,保护自身呢?
生:只有让外来的DNA失效,才能保护自身。
师:那么怎样才能让DNA失效?
生:用DNA酶,因为在必修课本中学过。
师:用DNA酶,那么生物自身的DNA不也要失效了吗?
生:一种特殊的酶,能切割外来的DNA,而对自身不切割。
师:根据你们的分析可知,这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此,同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向?
生:到单细胞的生物中去找。
师: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4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。请同学们看书,学习限制酶特有的作用。
师:书中告诉我们这种特殊的酶有什么作用?
生:它们能够识别双链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。
师:以上这句话,说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图,EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列,SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图,EcoRI就从G和A之间切开,SmaI就从C和G之间切开。
师:刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同,它们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,请同学看图回答。
生:一种形成黏性末端,一种形成平末端。
师:那么这两种末端是如何形成的呢?请从书中找到答案。
生: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。
师:切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接,同学们根据以往学习的经验,能说出用什么酶吗?
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