2018学年高中生物第一章基因工程第一节基因工程概述第1课时基因工程的发展历程和工具同步备课教学案浙科版选修

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1、第1课时　基因工程的发展历程和工具[学习导航]　1.结合教材P7～9，简述基因工程的发展历程。2.结合教材P9～12，举例说出限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用、特点。3.概述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。[重难点击]　基因工程的基本工具的作用和特点。方式一　抗虫棉的研究开发是我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

2、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

3、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、基因工程的发展历程1．理论与技术基础的发展1953年：沃森和克里克建立DNA分子双螺旋结构模型。↓1957年：科恩伯格等首次发现DNA聚合酶。↓1958年：梅塞尔森和斯塔尔发现DNA半保留复制的机理。克里克提出中心法则。↓1961～1966年：尼伦伯格等破译遗传密码。-18-↓1967年：罗思

4、和赫林斯基等发现运转工具质粒和DNA连接酶。↓1970年：特明和巴尔的摩各自在RNA病毒中发现逆转录酶。史密斯等人分离到限制性核酸内切酶。↓1977年：桑格首次完成基因组的测序工作。2．重组DNA技术的发展(1)1972年科学家伯格等实验①过程重组的杂种DNA分子②成就：世界上首次DNA分子体外重组。(2)1973年科学家科恩等实验重组DNA分子大肠杆菌―→子代大肠杆菌(双重抗性)(3)不同物种间DNA重组实验①过程：非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段＋大肠杆菌质粒―→重组DNA―→大肠杆菌―→转录出相应mRNA。②成就：打破了传

5、统的种间遗传物质不能交换的重重壁垒，开创了基因工程。3．基因工程的概念方法人工“剪切”和“拼接”等原理对生物的基因进行改造和重新组合(基因重组)操作水平基因(分子)水平目的产生人类需要的基因产物操作环境体外优点定向改造生物的遗传性状1．有性生殖中的基因重组是随机的，且只能在同一物种间进行。基因工程操作导致的基因重组与前述基因重组有何区别？-18-答案　基因工程可以在不同物种间进行基因重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。2．基因工程的理论基础(1)不同生物的DNA分子能拼接起来的原因分析①基本组成单位相同：都是四种脱氧核苷

6、酸。②双链DNA分子的空间结构相同：都是规则的双螺旋结构。③DNA碱基对之间的关系相同：均遵循严格的碱基互补配对原则。(2)外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相应的性状的原因分析①基因的功能特点：控制生物体性状的结构和功能单位，具有相对独立性。②遗传信息的传递方向都遵循中心法则。③生物界共用一套遗传密码。1.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是(　　)A．定向提取生物体内的DNA分子B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”C．在生物体外对DNA分子进行改造D．定向地改造生物的遗传性

7、状答案　D解析　基因工程能按照人们的意愿通过相关技术操作赋予生物以新的遗传特性。2．目前，科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，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-18-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R

8、NA上的密码子是共用的，相同的密码子决定相同的氨基酸，A正确；基因是通过转录出信使RNA，进而控制蛋白质的合成，B正确；基因是有遗传效应的DNA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正确；生物之间是否有共同的