基因工程学教案理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。蛋白质工程的基本任务就是确定蛋白质的结构与牛物学功能之间的关系，根据需要设计并表达合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质，优化特性及生物活性。其基本途径是从预期功能出发，设计期望的结构，推测相应氨基酸序列，通过诱变、定向修饰和改造等方法获得该序列的目的基因，在生物表达系统中表达合成新型蛋白质并检测其结构功能。【本课小结】1.化学合成法2.Genbank数据3.蛋白质工程案例【课后作业】1.利用Genbank数据库去查找P53基因2.化学合成法的原理？应用在哪些方面？教学反思化学合成法原理及其Genbank的使用。-26 -
基因工程学教案 - 26 - 理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或 制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。 蛋白质工程的基本任务就是确定蛋白质的结构与牛物学功能之间的关系，根据 需要设计并表达合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质，优化特性及生 物活性。其基本途径是从预期功能出发，设计期望的结构，推测相应氨基酸序 列，通过诱变、定向修饰和改造等方法获得该序列的目的基因，在生物表达系 统中表达合成新型蛋白质并检测其结构功能。 【本课小结】 1. 化学合成法 2. Genbank 数据 3. 蛋白质工程 案例 【课后作业】 1.利用 Genbank 数据库去查找 P53 基因 2.化学合成法的原理？应用在哪些方面？ 教学反思 化学合成法原理及其 Genbank 的使用
基因工程学教案第四章基因操作的工具酶（4学时）知识目标：了解各种工具酶在基因工程操作中的重要作用。掌握基因工程中工具酶的基本概念和种类。重点掌握工具酶的种类，作用。教学目标技能与能力目标：掌握限制性核酸内切酶的消化反应操作。理解并掌握DNA连接酶的连接反应操作。情感态度价值观目标：培养节约的生活作风。ⅡI型核酸内切限制酶的基本特征。DNA连接酶的反应条件。耐热DNA聚合教学重点酶。DNA和RNA的修饰酶。限制性核酸内切酶的消化反应。DNA连接酶作用的特点。耐热DNA聚合酶。教学难点DNA和RNA的修饰酶。2学时4.1限制性核酸内切酶1学时4.2DNA连接酶学时分配0.5学时4.3DNA聚合酶0.5学时4.4其它工具酶教学方法讨论法+讲授法教学手段传统教学+现代多媒体命名原则识别特征分类限制性内切酶酶切影响因素用途知识结构工具酶种类及特点体系DNA连接酶用途DNA聚合酶碱性磺酸酶其他工具酶末端转移酶逆转录酶-27-
基因工程学教案 - 27 - 第四章 基因操作的工具酶（4 学时） 教学目标 知识目标：了解各种工具酶在基因工程操作中的重要作用。掌握基因工程中工 具酶的基本概念和种类。重点掌握工具酶的种类，作用。 技能与能力目标：掌握限制性核酸内切酶的消化反应操作。理解并掌握 DNA 连 接酶的连接反应操作。 情感态度价值观目标：培养节约的生活作风。 教学重点 II 型核酸内切限制酶的基本特征。DNA 连接酶的反应条件。耐热 DNA 聚合 酶。DNA 和 RNA 的修饰酶。 教学难点 限制性核酸内切酶的消化反应。DNA 连接酶作用的特点。耐热 DNA 聚合酶。 DNA 和 RNA 的修饰酶。 学时分配 4.1 限制性核酸内切酶 2 学时 4.2 DNA 连接酶 1 学时 4.3 DNA 聚合酶 0.5 学时 4.4 其它工具酶 0.5 学时 教学方法 讨论法+讲授法 教学手段 传统教学＋现代多媒体 知识结构 体系 工具酶 限制性内切酶 命名原则 识别特征 分类 酶切影响因 素 用途 DNA连接酶 种类及特点 用途 DNA聚合酶 其他工具酶 碱性磷酸酶 末端转移酶 逆转录酶
基因工程学教案工具酶8、9授课题目授课序次4学时总学时数授课时长180分钟教学过程及授课内容备注【课堂导入】学生活创设情境（或旧知识回顾），导入新课动：教师活动：裁缝作衣服离不开剪刀，从事基因工程工作离不开限制性核酸内切酶，今天对这一核酸的剪刀加以学习。【探究新知】学生活动学习新课（主要部分）1 :教师活动1：【思考回【提问】人体为什么能在一定程度上能抵抗病原微生物的侵袭？答】、【讲解】4.1.1限制性核酸内切酶的发现4.1.2限制性核酸内切酶分类和命名教师活动2：学生活动【图片展示】2:实物展示：多种限制性核酸内切酶的说明书。【观看图【思考与交流】：片1、能否推断DNA酶切片段大小？【思考回能否推断DNA片段上酶切位点大概有多少个？答】【讲解】4.1内切酶4.1.3IⅡI型核酸内切限制酶的基本特征①识别位点的特异性每种酶都有其特定的DNA识别位点，通常是由4-6或7个核苷酸组成的特定序列（靶序列）。②识别序列的对称性靶序列为回文结构。③切割位点的规范性-28 -
基因工程学教案 - 28 - 授课题目 工具酶 授课序次 8、9 总学时数 4 学时 授课时长 180 分钟 教学过程及授课内容 备注 【课堂导入】 创设情境（或旧知识回顾），导入新课 教师活动： 裁缝作衣服离不开剪刀，从事基因工程工作离不开限制性核酸内切酶，今天对 这一核酸的剪刀加以学习。 【探究新知】 学习新课（主要部分） 教师活动 1： 【提问】人体为什么能在一定程度上能抵抗病原微生物的侵袭？ 【讲解】 4.1.1 限制性核酸内切酶的发现 4.1.2 限制性核酸内切酶分类和命名 教师活动 2： 【图片展示】 实物展示：多种限制性核酸内切酶的说明书。 【思考与交流】： 能否推断 DNA 酶切片段大小？ 能否推断 DNA 片段上酶切位点大概有多少个？ 【讲解】 4.1 内切酶 4.1.3 II 型核酸内切限制酶的基本特征 ①识别位点的特异性 每种酶都有其特定的 DNA 识别位点，通常是由 4-6 或 7 个核苷酸组成的特定 序列（靶序列）。 ②识别序列的对称性 靶序列为回文结构。 ③切割位点的规范性 学生活 动： 学生活动 1： 【思考回 答】、 学生活动 2： 【观看图 片】、 【思考回 答】
基因工程学教案双链DNA被酶切后，分布在两条链上的切割位点旋转对称（可形成粘性末端或平末端的DNA分子）。教师活动3：学生活动【图片】实物展示：多种限制性核酸内切酶的说明书。3:【讲解】【观看图4.1.4限制性核酸内切酶的消化反应片1、①使用限制性内切酶进行酶切反应的前期工作【观察与查看各生物公司的分子生物学产品目录，从供应商处买酶。记录】酶切底物的制备，以及浓度的确定。②酶切反应体系的确定（说明书会给出一般反应体系：单酶切）③酶切反应的基本步骤【讨论提问】限制性核酸内切酶的发现的意义？4.2DNA连接酶4.2.1连接酶的类型4.2.2DNA连接酶作用的特点①在羟基和磷酸基团间形成磷酸二酯键是一种耗能过程，因此连接反应必须有能量分子的参与，通常有两种能量分子。②连接的两条链必须一条DNA3端具有自由羟基（3'-OH）和另一条DNA5端具有一个磷酸基团（5-P）；③3一OH和5一P这两个基团彼此相邻时才能进行连接反应：封闭切口（nick），而不能封闭裂口（gap）。④连接的是双链不是单链4.2.3DNA连接酶的反应条件①使用DNA连接酶进行连接反应的前期准备工作查看各生物公司的分子生物学产品目录，从供应商处买酶。连接底物的制备，以及浓度的确定。②连接反应体系的确定③连接反应（ligationreactions）的基本步骤-29-
基因工程学教案 - 29 - 双链 DNA 被酶切后，分布在两条链上的切割位点旋转对称（可形成粘性末端 或平末端的 DNA 分子）。 教师活动 3： 【图片】实物展示：多种限制性核酸内切酶的说明书。 【讲解】 4.1.4 限制性核酸内切酶的消化反应 ①使用限制性内切酶进行酶切反应的前期工作 查看各生物公司的分子生物学产品目录，从供应商处买酶。 酶切底物的制备，以及浓度的确定。 ②酶切反应体系的确定（说明书会给出一般反应体系：单酶切 ） ③酶切反应的基本步骤 【讨论提问】 限制性核酸内切酶的发现的意义？ 4.2 DNA 连接酶 4.2.1 连接酶的类型 4.2.2 DNA 连接酶作用的特点 ①在羟基和磷酸基团间形成磷酸二酯键是一种耗能过程，因此连接反应必 须有能量分子的参与，通常有两种能量分子。 ②连接的两条链必须一条 DNA 3′端具有自由羟基（ 3′ -OH）和另一条 DNA 5 ′端具有一个磷酸基团（ 5 ′ -P）； ③3’－ OH 和 5’－P 这两个基团彼此相邻时才能进行连接反应：封闭切口 ( nick），而不能封闭裂口 ( gap) 。 ④连接的是双链不是单链 4.2.3 DNA 连接酶的反应条件 ①使用 DNA 连接酶进行连接反应的前期准备工作 查看各生物公司的分子生物学产品目录，从供应商处买酶。 连接底物的制备，以及浓度的确定。 ②连接反应体系的确定 ③连接反应（ligation reactions）的基本步骤 学生活动 3： 【观看图 片】、 【观察与 记录】
基因工程学教案4.2.4影响连接效率的因素4.3DNA聚合酶DNA聚合酶（DNApolymerase）是细胞复制DNA的重要作用酶。真核细胞有5种DNA聚合酶，分别为DNA聚合酶α（定位于胞核，参与复制引发，不具有5'-3外切酶活性及3'-5'外切酶活性，有5-3'聚合酶活性），β（定位于核内，参与高保真度复制，不具有5一3外切酶活性，其中疑似存在5一3聚合活性，不具3一5外切酶活性），（定位于线粒体，参与线粒体复制，均具有5'-3外切酶活性、5-3'聚合活性及3'-5外切酶活性），8（定位核，参与延长子链及错配修复，均具有5—3'外切酶活性、5一3'聚合活性及3'一5外切酶活性），（定位于核，参与损伤修复，均具有5'一3外切酶活性、5'-3'聚合活性及3-5外切酶活性）。原核细胞：在大肠杆菌中，到目前为止已发现有5种DNA聚合酶，分别为DNA聚合酶I、ⅡI、IⅢI、IV和V，都与DNA链的延长有关。DNA聚合酶I是单链多肽，可催化单链或双链DNA的延长，于1956年发现；DNA聚合酶IⅡI则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关：DNA聚合酶II在细胞中存在的数目不多，是促进DNA链延长的主要酶。DNA聚合酶IV和V直到1999年才被发现。4.4其他工具酶碱性磷酸酶：这种酶能催化核酸分子脱掉5磷酸基团，从而使DNA或RNA片段的5-P末端转换成5-OH末端。但它不是单一的酶，而是一组同功酶。末端转移酶：）是一种无需模板的DNA聚合酶，催化脱氧核苷酸结合到DNA分子的3羟基端。它可以被用来在cDNA末端的快速扩增(RACE)中来添加"核苷酸"(nucleotide)，然后可以用来作为在后续PCR的"引物"(primer)的模板。它也可以用于添加标记放射性同位素的核苷酸。逆转录酶：反转录酶（Reversetranscripatse）是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA（cDNA）的酶。【本课小结】4.1限制性核酸内切酶4.1.1限制性核酸内切酶的发现4.1.2限制性核酸内切酶分类和命名4.1.3IⅡI型核酸内切限制酶的基本特征4.1.4限制性核酸内切酶的消化反应-30 -
基因工程学教案 - 30 - 4.2.4 影响连接效率的因素 4.3 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶（DNA polymerase）是细胞复制 DNA 的重要作用酶。 真核细胞有 5 种 DNA 聚合酶，分别为 DNA 聚合酶 α（定位于胞核，参 与复制引发，不具有 5'－3'外切酶活性及 3'－5'外切酶活性，有 5'－3'聚合酶活 性），β（定位于核内，参与高保真度复制，不具有 5'－3'外切酶活性，其中疑 似存在 5'－3'聚合活性，不具 3'－5'外切酶活性），γ（定位于线粒体，参与线 粒体复制，均具有 5'－3'外切酶活性、5'－3'聚合活性及 3'－5'外切酶活性），δ （定位核，参与延长子链及错配修复，均具有 5'－3'外切酶活性、5'－3'聚合活 性及 3'－5'外切酶活性），ε（定位于核，参与损伤修复，均具有 5'－3'外切酶 活性、5'－3'聚合活性及 3'－5'外切酶活性）。 原核细胞：在大肠杆菌中，到目前为止已发现有 5 种 DNA 聚合酶，分别 为 DNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ，都与 DNA 链的延长有关。DNA 聚合酶 I 是 单链多肽，可催化单链或双链 DNA 的延长，于 1956 年发现；DNA 聚合酶 II 则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关；DNA 聚合酶 III 在细胞中存在的数目不 多，是促进 DNA 链延长的主要酶。DNA 聚合酶Ⅳ和Ⅴ直到 1999 年才被发现。 4.4 其他工具酶 碱性磷酸酶：这种酶能催化核酸分子脱掉 5’磷酸基团，从而使 DNA 或 RNA 片段的 5’-P 末端转换成 5’-OH 末端。但它不是单一的酶，而是一组同功 酶。 末端转移酶：)是一种无需模板的 DNA 聚合酶，催化脱氧核苷酸结合到 DNA 分子的 3'羟基端。它可以被用来在 cDNA 末端的快速扩增(RACE)中 来添加"核苷酸"(nucleotide)，然后可以用来作为在后续 PCR 的"引物 "(primer)的模板。它也可以用于添加标记放射性同位素的核苷酸。 逆转录酶：反转录酶（Reverse transcripatse）是以 RNA 为模板指导三磷酸脱 氧核苷酸合成互补 DNA（cDNA）的酶。 【本课小结】 4.1 限制性核酸内切酶 4.1.1 限制性核酸内切酶的发现 4.1.2 限制性核酸内切酶分类和命名 4.1.3 II 型核酸内切限制酶的基本特征 4.1.4 限制性核酸内切酶的消化反应