苏教版选修三 第1章第1节基因工程的概述 学案

第一节 基因工程的概述

能分析出基因工程的载体所具备的条件。

一、基因工程的诞生和发展

1．基因工程的理论基础

（1）艾弗里证明了DNA 是__________；沃森和克里克阐明了DNA 分子的______________；尼伦贝格等破译了__________。

（2）限制性__________酶和__________酶等工具酶、质粒等载体和________酶的发现，直接促使了基因工程的诞生。

（3）基因工程的诞生和发展经历了三个时期：1973～1976年为________，1977～1981年为________，1982年以后为__________________________。

1973年，美国科学家______等将两种不同来源的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，创立了______________的新技术——基因工程。

2．基因工程

基因工程是指在体外通过人工“______”和“______”等方法，对生物的基因进行______和__________，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的________的技术。因而，基因工程又称为____________。基因工程是在基因水平上操作、改变生物的________的技术。

预习交流

根据基因工程的概念分析，基因工程的操作对象、操作环境、操作水平和基本方法分别是什么？

二、基因工程的工具——酶与载体

1．限制性核酸内切酶——分子手术刀

科学家们陆续发现了____________限制性核酸内切酶。每种限制性核酸内切酶只能识别特定的__________，并在特定的位点上切割DNA 分子。

大部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时，切口处的两个末端都带有伸出的由若干特定核苷酸组成的单链，这种单链称为“__________”。

少部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时产生“__________”。

2．DNA 连接酶——分子针线

DNA 连接酶可将用同一种______________切割形成的“__________”或“__________”连接起来。

3．载体——将外源基因导入受体细胞的运载工具

常用的载体有______、__________、____________等。其中______是最早应用的载体。它是细菌细胞中的一种很小的____状DNA 分子。

预习交流

1．限制性核酸内切酶主要分布在哪里？其本质是什么？

2．载体有什么作用？

三、基因工程的一般过程和技术

基因工程是现代生物技术的核心，其基本过程包括五大步骤。

1．获得__________。

2．制备______________。

3．转化____________。

4．筛选出获得目的基因的__________。

5．培养受体细胞并诱导__________的表达等方面。

预习交流

获取目的基因的方法有哪些？

答案：

一、1.（1）遗传物质双螺旋结构遗传密码（2）核酸内切DNA连接逆转录（3）开始期发展期迅猛发展和实际应用期科恩定向改造生物

2．剪切拼接改造重新组合表达基因产物重组DNA技术遗传性状

预习交流：

答案：基因工程的操作对象是DNA分子，也就是基因；操作环境是在生物体外；操作水平是分子水平；操作基本方法是采用剪切—拼接—导入—表达的基本思路获得相应的基因产物。

二、1.多种多样的核苷酸序列黏性末端平口末端

2．限制性核酸内切酶黏性末端平口末端

3．质粒噬菌体动植物病毒质粒环

预习交流：

1．答案：限制性核酶内切酶主要分布在原核生物体内。它的本质是蛋白质，它也具有高效性、专一性、温和性等酶的基本特点。

2．答案：作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中去，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

三、1.目的基因

2．重组DNA分子

3．受体细胞

4．受体细胞

5．目的基因

预习交流：

答案：（1）从基因文库（如基因组文库和cDNA文库）中获取目的基因。

（2）利用PCR（聚合酶链式反应）技术扩增目的基因。

（3）此外，如果基因片段比较小，核苷酸序列又已知，也可以利用DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

我的学困点我的学疑点

一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

切割DNA 分子时产生的两种不同末端

（箭头表示酶的切割位置）

1．根据上图分析这两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列和切割的位点分别是什么？

2．限制性核酸内切酶和解旋酶有什么区别？

下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是（ ）。

A ．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B ．限制性核酸内切酶的活性易受温度影响

C ．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA

D ．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取

1．获取目的基因和切割目的基因使用同一种限制酶。

2．限制酶的切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。

3．识别的序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA 上的碱基是反向对称重复排列的。如： ⎪⎪⎪GC CG

GC CG 以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CCAGG GGTCC 以A T

两侧碱基互补对称。 二、DNA 连接酶——“分子针线”

DNA 连接酶的作用是什么？它与DNA 聚合酶的区别是什么？

（多选）利用DNA 连接酶可连接下列哪两个黏性末端？（ ）

A ．①②

B ．③④

C ．①④

D ．②③

（1）几种酶的比较。