2019_2020学年高中生物第1章基因工程第1课时工具酶的发现和基因工程的诞生学案浙科版选修3

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1、第1课时　工具酶的发现和基因工程的诞生[学习目标]　1.说出基因工程的含义并指出基因工程的主要内容。2.说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点。3.说出DNA连接酶的作用。4.简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。5.解释限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒对基因工程诞生的作用。一、基因工程的概念和理论基础基因工程的概述基因工程是狭义的遗传工程。广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达基因工程的核心构建重组DNA分子基因工程的诞生时间20世纪70年代诞生条件基因工程诞生的理论基础

2、①DNA是生物遗传物质的发现；②DNA双螺旋结构的确立；③遗传信息传递方式的认定基因工程诞生的技术保障限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用归纳总结1.不同生物的DNA分子能拼接起来的理论基础(1)DNA分子的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(2)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。(3)所有生物的DNA碱基对均遵循严格的“碱基互补配对原则”。2.外源基因能够在受体内表达的理论基础(1)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。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)生物界共用一套遗传密码。例1　(2018·象山期末)科学家们经过多年的努力，创立

3、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.定向地改造生物的遗传性状B.定向提取生物体的DNA分子C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地对DNA分子进行人工“剪切”答案　A解析　基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，A正确。例2　(2018·学军中学校级期中)下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是(　　)A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案　

4、D解析　基因工程又叫DNA重组技术，是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，A正确；工具酶(限制性核酸内切酶和DNA连接酶)和载体的发现使基因工程的实施成为可能，B正确；编码氨基酸的遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据，与基因工程直接相关，C正确；基因工程可以在不同物种间进行，D错误。二、基因工程的操作工具1.限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离出来。(2)作用：对DNA分子上不同的特定的核苷酸序列进行识别和切割。(3)结果：把双链DNA分子切割成许多不同的片段。2.DNA连接酶(1)作用：具有缝合DNA片段的作用，将具有末端碱基互补的2个D

5、NA片段连接在一起。(2)结果：形成重组DNA分子，将外源基因和载体DNA连接在一起。3.质粒——最常用的载体(1)本质：具有自主复制能力的很小的双链环状DNA分子。(2)存在形式：独立于细菌拟核DNA之外。(3)质粒作为载体所具备的条件①能够自主复制。②具有抗生素抗性基因，例如四环素的抗性基因。(4)作用：作为基因工程的载体。特别提醒　细胞膜上的载体与基因工程中的载体不同(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物质，如质粒(DNA)、λ噬菌体，也可能是生物，如动植物病毒等。(2)功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的

6、载体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。4.第一个人工DNA重组产物猿猴病毒DNA与噬菌体DNA连接物。5.基因工程诞生的标志基因工程发展史上第一个成功的基因克隆实验是某些接受了重组DNA分子的大肠杆菌同时具有抗四环素和抗卡那霉素的性状。归纳总结1.DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较项目限制性核酸内切酶DNA连接酶作用使特定部位的磷酸二酯键断裂在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键应用提取目的基因和切割载体用于重组DNA分子的构建两者关系限制性核酸内切酶和DNA连接酶都作用于相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，但作用不同，一个是切割，一个是连接2.DNA连接酶与DNA聚合酶的

7、比较比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成不同点是否需要模板不需要需要DNA的一条链为模板连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段间形成磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸加到已存在的DNA单链片段上，形成磷酸二酯键作用结果将已存在的两个DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子用途基因工程DNA复制例3　据图判断，下列关于几种酶功能的叙述错误的是(　　)A.限制性核酸内切酶可以切断a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.