人教高中生物第35讲　基因工程.docx

第35讲　基因工程
内容比较——知考向
核心素养——提考能
内容要求
1.概述基因工程的诞生
2.阐明基因工程的原理及技术(含PCR技术)
3.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的应用
4.概述蛋白质工程的原理及应用
5.活动：DNA的粗提取与鉴定
6.活动：利用PCR扩增DN***段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验
生命观念
基因结构决定其功能；掌握目的基因的筛选与获取方法；理解蛋白质工程的原理
科学思维
建立基因工程的操作流程模型，掌握目的基因的检测与鉴定方法
科学探究
探究基因工程在生产上的应用和蛋白质工程的应用，掌握DN***段的扩增及电泳鉴定的方法
社会责任
基因工程和蛋白质工程在生产实践上的应用
与旧教
材对比
增：①DNA的粗提取与鉴定；②DN***段的扩增及电泳鉴定；③基因工程在食品工业中的应用。
删：①基因文库的构建；②基因枪法；③基因治疗。
改：①PCR技术内容更充实；②DNA重组技术改为重组DNA技术；③限制性核酸内切酶改为限制性内切核酸酶。
淡化：①从基因文库中获取目的基因精减为一句话；②农杆菌转化法变为资料卡。
考点一　重组DNA技术的基本工具
1.基因工程的概念　原理是基因重组
(1)手段：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性。
(2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
(3)水平：分子水平。
与杂交育种相比与诱变育种相比
(4)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。
2.基因工程的基本工具　3种工具，其中有2种工具酶
(1)限制性内切核酸酶　限制酶是一类酶，而不是一种酶
提醒　①限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成；后者是双链序列。
②判断黏性末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是将黏性末端旋转180 °，同一种限制酶切割形成的黏性末端应该是完全相同的结构。
③限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键，而不能是氢键。
④在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样，才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。
(2)DNA连接酶
(3)载体
提醒　与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
(1)DNA连接酶能将两碱基间的氢键连接起来(×)
(2)E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端(×)
(3)限制酶也可以识别和切割RNA(×)
(4)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体(√)
(5)载体的作用是将携带的目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达(√)
(6)外源DNA必在位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制(×)
1.DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
提示　不是。DNA连接酶连接的是两个DN***段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DN***段上。
2.想一想，为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？
提示　细菌中的限制酶之所以不剪切自身DNA，是因为细菌在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过***化酶将***转移到限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
3.天然的DNA分子是否可以直接用做基因工程载体？为什么？
提示　不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的DNA分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的DNA分子一般不完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
1.基因工程的理论基础
2.限制酶的选择方法
根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标记基因来确定限制酶的种类。
(1)应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst Ⅰ；不能选择酶切位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
(2)为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)切割目的基因所在片段和质粒(双酶切)，如图甲可选择用Pst Ⅰ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点)。
(3)切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因，以用于重组
DNA的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能使用Sma Ⅰ