高考生物总复习选考专题一基因工程学案

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1、专题一基因工程第1课时基因工程概述和基因工程工具学习目标：基因工程的原理及技术：简述基因工程的原理；说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点；一、基因工程的诞生与发展1.诞生（1）理论支持：①艾弗里证明了DNA是遗传物质。②沃森与克里克阐明了DNA分子的双螺旋结构。③尼伦贝格等破译了遗传密码。（2）技术支持：限制性核酸内切酶和DNA连接酶、质粒等载体和逆转录酶的发现，直接促使了基因工程的诞生。（3）实例：1973年，美国科学家科恩等将不同来源的DNA分子进行体外重组，并首次实现了重组DNA分子在大肠杆菌中的表达，标志着定向改造生物的技术—

2、基因工程的诞生。2.发展1978年，人胰岛素在大肠杆菌中成功合成。1980，转基因小鼠诞生。二、基因工程的概念按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，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。由于基因工程在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做重组DNA技术或转基因技术。是一种定向改造生物的技术，其原理为基因重组，会使生物产生定向的变异。三、基因工程的工具1．限制性核酸内切酶----“分子手术刀”（1）简称：限制酶。（2）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。在原核生物中可以切

3、断外来的DNA，使异源DNA的失去活力，这样便保护了细胞原有的遗传信息。限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物钟不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。（3）特点：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。注意：①限制酶是蛋白质类的酶，具有高效性、特异性、易变性（反应条件温和性）等酶的特性。②限制酶的作用对象是DNA，不是RNA。③限制酶识别的核苷酸序列越短，目标DNA被切割的概率越大。④限制酶识别的核苷酸序列是个回文序列（回文结构序列是一种旋转对称结构，在轴两侧序列相同而反向。其特

4、点是在该段碱基序列互补链之间正读反读都相同）。（4）结果：产生黏性末端或平末端2．DNA连接酶----“分子缝合针”恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶连接的是两个DNA片段。小结：几种酶的比较辨析比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键形成产物黏性末端或平末端形成重组DNA分子新的DNA分子形成单链DNA3.载体——“分子运输车”（1）作用：①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。②利用它在宿主细胞内对目的

5、基因进行大量复制。（2）必备条件：①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。②有多钟限制酶的切点，以便与外源基因连接。③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。如四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因等。（3）种类：通常利用质粒作为载体，另外还有λ噬菌体的衍生物、某些动植物病毒等。一般来说，载体需根据人们的目的和需要进行人工改造。补充：质粒的知识一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的小型环状DNA分子（细菌拟核中的DNA是大型环状DNA）。第2课时基因工程的基本操作程序学习目标：简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理；

6、模拟重组DNA分子的操作过程基因工程的基本操作程序：1．目的基因的获取（1）目的基因：编码蛋白质的结构基因。补充：基因的结构①原核生物的基因（如右图所示）原核生物基因的编码区是连续的；在非编码区的上游，有RNA聚合酶能识别开始转录的部位即启动子；在非编码区的下游有结束转录的部位即终止子。注意：启动子与起始密码，终止子与终止密码的区别。启动子在基因（DNA）上，是启动转录，而起始密码是在mRNA上，是启动翻译。终止子在基因（DNA）上，是终止转录，而终止密码是在mRNA上，是终止翻译。②真核生物的基因（如右图所示）相比原核生物，真核生物的编码

7、区是不连续的，有外显子和内含子相间排列。注意：a.外显子：是真核细胞的基因在表达过程中能编码蛋白质的核苷酸序列。内含子：是在转录后的加工中，从最初的转录产物中被除去的核苷酸序列（即不编码蛋白质的核苷酸序列）。b.编码区的两侧靠近非编码区的部位始终是外显子。（2）获取目的基因的方法①从基因文库中获取a.概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。b.分类：基因组文库（包含有一种生物所有的基因）和部分基因文库（只包含了一种生物的一部分基因，如cDNA文库）c.从基因文库中获取目的

8、基因方法：根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等。②用化学方法人工合成a.反转录法。以目的基因转录成的mRNA