1、专题1 基因工程 题图：科技探索之路：1.1 DNA重组技术的基本工具 1.2 基因工程的基本操作程序 1.3 基因工程的应用 1.4 蛋白质工程的崛起专题1 基因工程 从题图中可以看出：1.沃森和克里克对结构的重大发现和随后的技术创新孕育了基因工程。2.在复制的DNA双螺旋结构上展示的工程菌、牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛花等，代表了基因工程三个重要方面的研究成果：转基因微生物、转基因和转基因。综上所述，基因工程的主题：基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。专题1 基因工程 从科技探索之
2、路中可以看出：说明没有的研究成果，没有的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。阅读选修3现代生物科技专题，找出现代生物科技包括哪些工程？1.1 DNA重组技术的基本工具 一、教学目标：1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。二、教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。三、教学难点：基因工程载体需要具备的条件。一、自学导引：阅读课本P4P7，完成优化设计的自学导引。二、基因工程的原理：1.概念：2.基因工程又叫DNA重组技术。3.过程：这种技术是在生物体 ，通过对 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 和
3、重新组合，然后导入受体细胞内，进行 繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，非姐妹染色单体间的交叉互换。二、基础知识：4.基因工程的特点：1）它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。2）在DNA分子水平上进行操作。3）是在体外进行的人为的基因重组。4）一旦成功，便可遗传。5）主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。三、DNA重组技术的基本工具：1.限制性核酸内切酶-“分子手术刀”：(1)来源：（2）特点：（3）切割后的形式：2种 分别为：黏性末端和平末端 注：限制性酶是一大类酶，不是一种酶。限制酶大多可以专一性识别双链DNA分子上的某种特定核苷酸序列，限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还
4、是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称，重复排列的。实例 1：1、下列关于限制酶的说法正确的是（）A.限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中少 B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端 D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键（四）DNA连接酶“分子缝合针”1.作用：2.种类：（1）EcoliDNA连接酶（2）T4DNA连接酶 3.实例2、见课本P5，图1-4，回答下列问题：（1）EcoR I是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。（2）不同来源DNA 片段结合，在
5、这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。（五）基因进入受体细胞的载体“分子运输车”1.使用载体的目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中；二是利用它在宿主细胞内进行大量的复制。2.载体的种类：（1）质粒（2）噬菌体的衍生物 （3）某些动植物病毒 3.作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：1）载体DNA 必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。2）载体DNA 必须具备自我复制能力，或整
6、合到受体染色体DNA 上，随染色体DNA 的复制而同步复制。3）载体DNA必须有标记基因，以便重组后进行筛选。4）载体DNA 必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。5）载体DNA分子大小应适合，以便提取和体外操作。（六）模拟操作：重组DNA分子的模拟操作 注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对；第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别位点，并存在G-A的切割位点。以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：GC AATTC GC C
7、TTAACG G CG G(1)其中和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用DNA连接酶通常是。（2）和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是。实例3，本节内容小结：1.知识梳理：DNA重组技术的基本工具：限制酶（分子手术刀）：识别特定的核苷酸序列并切割两核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA连接酶（分子缝合针）：连接两核苷酸之间的磷酸二酯键；基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：最常用的是细菌质粒，还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。2.方法、技巧、规律总结：限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNA连接酶连接的正是两个断开此键的DNA片段。“分
8、子运输车”是目的基因进入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择、表达的关键，可以说，没有它，目的基因即使进入受体细胞，也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。3.思维误区提示：DNA连接酶与DNA聚合酶根本不是同类酶，其功能特点大不相同，注意其区别。4.DNA连接酶和 DNA聚合酶的异同：基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的Ecoli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。