3.1 重组DNA技术的基本工具 (备课件）-【上好课】2021-2022学年高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

第三章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具 学习目标 理解基因工程的概念（生命观念） 01 02 列表比较不同的限制酶、DNA连接酶的差异，区分DNA连接酶与DNA聚合酶 （生命观念） 结合实例分析基因工程载体必须满足的条件（生命观念、科学思维） 03 04 学会DNA的粗提取与鉴定方法（科学探究） ¦ 科技探索之路 ¦ 基因工程的诞生和发展 1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 1950年，埃德曼发明了一种测定氨基酸序列的方法。2年后，桑格首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定 1953年，沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说。 DNA双螺旋结构模型 1958年，梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。随后不久，克里克提出中心法则。 1961年，尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年，64个密码子均被成功破译。 1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。 1970年，科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶（简称限制酶）。 限制酶产品 20世纪70年代初，多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 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，正是这些学科的理论基础和相关技术的发展催生了基因工程。 1972年，伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。 1973年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世 1977年，桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能。此后，DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便 1982年，第一个基因工程药物重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。 1983年，科学家果用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后基因工程进入了迅速发展的阶段 1984年，我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。 朱作言（左一）研究小组在工作 1984年，穆里斯等人发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段 1990年，人类基因组计划启动。2003年，该计划的测序任务顺利完成 21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本定大量核酸序列，加速了人们对基因组序列的了解。 高通量基因测序仪 2013年，华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术——CRISPR(成簇规律间隔短回文重复)技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 上述仅是按照时间顺序简要提及基因工程相关基础理论的突破和技术的创新。有些你已经学习过，更多的将在本章中展开。科学提供对自然界的说明，技术将科学原理应用于认识自然、造福人类的实践，工程则综合运用多种技术来牛产人类所需要的产品。科学、技术、工程和社会的互动，不断调整着人类与自然界的关系，推动着文明的进步。 基因工程 是指按照人们的愿望，通过 ，赋予生物 ，创造出更符合人们需要的 和 。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，因此又叫作 。 转基因等技术 新的遗传特性 生物制品 分子水平 重组DNA技术 （1）概念： 新的生物类型 （2）操作环境： （3）原理： （4）操作对象： （5）操作水平： （6）结果： （7）意义： 体外环境 基因 分子水平 基因重组 赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品 定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍 知识延伸 （1）外源基因在受体细胞中能表达的原因： ①不同生物的DNA分子的结构基本相同； ②不同生物的基因在表达时都遵循“中心法则”，在受体细胞内定向表达； ③所有生物共同一套遗传密码。 （2）基因工程的特点： 它是一种按人们的愿望，定向地改造生物遗传特性的技术，克服了“诱变育种”不定向的缺点； 它是在体外进行的人为的基因重组； 一旦成功，便可遗传； 主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术。 从社会中来 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2nm,