2017-2018学年高二生物人教版选修三教学案：1.1+DNA+重组技术的基本工具+Word版含答案.docVIP

一、基因工程 1．基因工程概念的理解 2．基因工程的诞生和发展 (1)基础理论的重大突破 DNA是遗传物质的证明。 DNA双螺旋结构和中心法则的确立。 遗传密码的破译。 (2)技术发明使基因工程的实施成为可能 基因转移载体和工具酶相继发现。 DNA合成和测序技术的发明。 DNA体外重组得到实现，重组DNA表达实验获得成功。 (3)基因工程的发展与完善 1980年，科学家首次培育出世界上第一个转基因小鼠。1983年，世界上第一例转基因烟草培育成功，基因工程进入迅速发展阶段。 1988年 PCR技术的发明，使基因工程技术得到了进一步发展和完善。 二、DNA重组技术的基本工具 1．限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀” (1)来源：主要从原核生物中分离纯化出来。 (2)作用 识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。 切割特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (3)作用结果：产生黏性末端或平末端。 2．DNA连接酶——“分子缝合针” (1)作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。 (2)种类 种类项目 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 只能“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端 既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)种类 ①质粒：一种很小的双链环状DNA分子。 ②其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 (2)特点 ①能够进行自我复制。 ②有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。 ③具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ④对受体细胞无害。 (3)作用结果：将外源基因送入受体细胞。 三、重组DNA分子的模拟操作 1．材料用具：两种颜色的硬纸板，剪刀(代表EcoR Ⅰ限制酶)，透明胶条(代表 DNA连接酶)。 2．切割要点 (1)先分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出G—A—A—T—T—C序列，并选G—A之间作切口进行“切割”。 (2)然后再从另一条链上互补的碱基之间寻找EcoR 相应的切口剪开。 3．操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端能互补配对；否则，操作错误。 [共研探究] 填写下表，理解基因工程的概念。 手段 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 目的 按照人们的愿望，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 设计和施工水平 DNA分子水平 (1)通过分析基因工程的概念，基因工程的原理是基因重组。 (2)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。该事例说明生物共用一套遗传密码。 [总结升华] 1．基因工程的原理是基因重组 基因重组有两种情况：减数第一次分裂前期四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合。基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。 2．基因工程的理论基础 (1)拼接的基础 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。 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。 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。 3．基因工程可以按照人们的意愿，定向改造生物的遗传特性，从而产生定向的变异，并可实现不同物种间的基因交流，打破生殖隔离。应与现代进化论中的“变异是不定向的”、“物种间存在生殖隔离”区分开来。[对点演练] 1．科学家们经过多年来的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。下列关于该技术的叙述，不正确的是(　　) A．该技术在生物体外对DNA分子进行改造 B．它是在分子水平上进行操作的生物工程 C．该工程实现了一种生物的基因转接到同种生物的其他个体DNA上 D．实施基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状 解析：选C　基因工程通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。基因工程是将一种生物的基因导入另外一种生物中，从而赋予该生物以新的遗传特性。 [共研探究] “工欲善其事，必先利其器”。我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，就是通过精心设计，用“分子工具”构建成的。培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2