2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具学案 新人教版选修3

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1、1．1　DNA重组技术的基本工具[学习目标]　1.基因工程的概念、诞生和发展。2.DNA重组技术所需三种基本工具的作用。3.基因工程中载体需要具备的条件。方式一　抗虫棉的研究开发是中国发展农业转基因技术，打破跨国公司垄断，抢占国际生物技术制高点的成功事例。抗虫棉的应用使棉铃虫得到了有效控制，使杀虫剂用量降低了70%～80%，有效保护了农业生态环境，减少了农民喷药中毒事故，为棉花生产和农业的可持续发展做出了巨大贡献。师：要实现抗虫基因在棉花中的表达，提前要做哪些关键工作？生：要将抗虫基因切割下来；要将抗虫基因整合到棉花的DNA上。师：这里存在一个基因转移的

2、实际问题，就是如何将控制抗虫的基因转入棉花细胞的问题。师：中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”是什么？有什么特点和具体作用？下面我们就来学习这方面的内容。方式二　科学设想，能否让禾本科植物也能固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。这一技术是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的

3、操作，需要专用的工具。这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！一、基因工程的概念和诞生1．基因工程的概念基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。又称为DNA重组技术。2．基因工程的诞生(1)理论基础①DNA是遗传物质的证明。②DNA双螺旋结构和中心法则的确立。③遗传密码的破译：所有生物共用一套遗传密码。(2)技术支持①基因转移载体的发现：质粒有自我复制能力，并且可以在细菌细胞间转移。②工具酶的发现：陆续发现了多种限制酶、连接酶

4、以及逆转录酶。③DNA合成和测序技术、体外重组技术的实现。④重组DNA表达实验的成功。归纳总结1．对基因工程概念的理解操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平原理基因重组结果按照人类的需要定向改造生物的遗传特性2.基因工程的理论基础(1)几乎所有生物的DNA分子都具有相似的成分和结构，即都是由4种脱氧核苷酸形成规则的双螺旋结构，这为不同生物的DNA拼接提供了物质基础。(2)所有生物共用一套遗传密码，这为一种生物的基因在其他生物体内正常表达提供了可能。(3)基因是控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立性，这为目的基因在受体细胞中的独立表达提

5、供了可能。例1　(2017·洛阳校级月考)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)A．在细胞内将DNA进行重组，赋予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上答案　B解析　基因工程是在生物体外将DNA进行重组，赋予生物新的遗传特性，A项错误；B项符合基因工程的概念；C项属于诱变育种；D项外源基因导入细菌不是人为操作的，不属于基因工程的范畴。例2　目前，科学家把兔子血红蛋白基因导

6、入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列不是这一先进技术的理论依据的是(　　)A．所有生物共用一套遗传密码B．基因能控制蛋白质的合成C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先答案　D解析　题干表述的是目的基因导入受体细胞并得以表达的过程，目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质，说明控制其合成的信使RNA上的密码子是共用的，相同的密码子决定相同的氨基酸，A项正确；基因是通过转录获得信使RNA，进而控制蛋白质的合成，B项正确；基因是有遗传效应的DN

7、A片段，只要是双链DNA都遵循碱基互补配对原则，其组成原料都是四种脱氧核苷酸，C项正确；生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系，D项错误。方法链接　基因重组的三种主要类型(1)减数第一次分裂四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体间交叉互换，导致染色单体上的基因重新组合。(2)减数第一次分裂后期，随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。(3)人工操作导致的基因重组，即基因工程。二、基因工程操作的两种工具酶1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”来源主要来自原核生物种类约4_000种特点识别双链DNA分子的某种特定

8、核苷酸序列切割特定核苷酸序列中的特定位点作用断裂特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二