2017年高中生物 第1章 基因工程 第1节 基因工程概述（第1课时）学案 苏教版选修3

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1、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1．简述基因工程的发展历程。2．掌握限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用、特点。(重、难点)3．掌握质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。(重、难点)基因工程的发展历程和概念1．理论与技术基础的发展1953年：沃森和克里克建立了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。↓1967年：罗思和赫林斯基发现运转工具质粒和DNA连接酶。↓

2、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：桑格首次完整基因组的测序工作。2．重组DNA技术的发展(1)1972年科学家伯格等实验。①过程：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→转入大肠杆菌→转录出相应mRNA。②成就：打破了传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

3、念方法在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法原理对生物的基因进行改造和重新组合操作水平基因水平目的产生人类需要的基因产物使大米拥有某些细菌才具有的抗虫基因能够减少化学杀虫剂的使用量，既高产又环保。请你结合以上内容探究以下问题。探讨：你知道拥有某些细菌抗虫基因的大米是通过何种技术培育出来的吗？提示：基因工程。探讨：通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么？与有性杂交育种有何区别？提示：原理：基因重组。区别：打破物种限制，实现不同物种间的基因交流。探讨：将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。请分析人胰岛素基

4、因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么？提示：生物共用一套遗传密码。1．基因重组的三种主要类型(1)交叉互换：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的交叉互换。(2)自由组合：减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而组合。(3)基因工程：转基因生物因外源基因导入而获得的新性状是可以遗传的。2．基因工程的理论基础(1)拼接的基础：①基本组成单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。②空间结构相同：不同生物的DNA分子一般都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。

5、③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。(2)表达的基础：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内可表达出相同的蛋白质。1．干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如图所示，可以看出该公司生产干扰素运用的方法是(　　)A．个体间的杂交　B．基因工程C．细胞融合D．器官移植【解析】　从图中可以看出整个过程为将人的淋巴细胞中控制干扰素合成的基因与质粒结合后导入酵母菌，并从酵母

6、菌产物中提取干扰素，这项技术为基因工程。【答案】　B2．下列对基因工程的理解，正确的是(　　)①它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程　②可对基因随意进行人为改造　③是体外进行的人为的基因重组　④在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA　⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术　⑥在DNA分子水平上进行操作⑦一旦成功，便可遗传A．①②③④⑤⑥B．①③④⑤⑥⑦C．①③⑤⑥⑦D．①②③⑤⑥⑦【解析】　基因工程可以对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物

7、，而不是对基因进行人为改造。【答案】　C基因工程的工具——酶与载体1．限制性核酸内切酶(也称“限制酶”)(1)主要来自于原核生物。(2)特点：具有专一性。①识别双链DNA分子的某种特定的脱氧核苷酸序列。②切割特定脱氧核苷酸序列中的特定位点。(3)作用：断开每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(4)结果：产生黏性末端或平口末端。2．DNA连接酶——“分子针线”(1)作用：将双链DNA片段“缝合”，恢复被限制性核酸内切酶切开的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)结果：形成重组DNA分子。3．载体——运载工具(1)功能：将外源

8、基因导入受体细胞。(2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物以及一些动、植物病毒。(3)质粒①本质：来自于细菌细胞中的一种很小的环状DNA分子，是最早应用的载体。②组成：最简单的质粒载体必须包括复制区