内容正文:
第十一单元 现代生物科技专题
第37讲 基因工程
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1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。5.实验:DNA的粗提取与鉴定。
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考点一 基因工程的基本工具
1.基因工程的概念
(1)供体:提供___________。
(2)操作环境:_____。
(3)操作水平:____水平。
(4)原理:___________。
目的基因
体外
分子
基因重组
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(5)受体:表达目的基因。
(6)本质:性状在________体内的表达。
(7)优点:克服_________________的障碍,定向改造生物的________________。
受体
远缘杂交不亲和
遗传性状
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2.理论基础和技术的发展催生了基因工程(科技探索之路)
(1)20世纪中叶,基础理论取得了重大突破
①DNA是遗传物质的证明:1944年,艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验,不仅证明了生物的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以从一种生物个体________另一种生物个体。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的______。
转移到
先导
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②DNA双螺旋结构和中心法则的确立:1953年,沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。1958年,梅塞尔松和斯塔尔用实验证明DNA的半保留复制。随后不久确立的中心法则,解开了DNA复制、转录和翻译过程之谜,阐明了__________________的方向。
遗传信息流动
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③遗传密码的破译:1963年,尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码。1966年,霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。这些成果不仅使人们认识到,自然界中从微生物到人类共用________________,而且为____________________等提供了理论依据。
一套遗传密码
基因的分离和合成
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(2)技术发明使基因工程的实施成为可能
①基因转移载体的发现:1967年,罗思和赫林斯基发现细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力,并可以在细菌细胞间转移,这一发现为基因转移找到了一种_____________。
②工具酶的发现:1970年,阿尔伯、内森斯、史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶(简称限制酶)后,20世纪70年代初相继发现了多种限制酶和连接酶,以及逆转录酶,这些发现为DNA的____________以及功能基因的获得创造了条件。
运载工具
切割、连接
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③DNA合成和测序技术的发明:自1965年,桑格发明氨基酸序列分析技术后,1977年,科学家又发明了DNA序列分析的方法,为基因序列图的绘制提供了可能,之后,DNA合成仪的问世又为引物、探针和小分子量DNA基因的获得提供了方便。
④DNA体外重组的实现: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
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⑤重组DNA表达实验的成功:1973年,博耶和科恩选用仅含单一EcoRⅠ酶切位点的载体质粒pSC101,使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段重组。重组的DNA转入大肠杆菌DNA中,转录出相应的mRNA。这个实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体,重组DNA还可以进入受体细胞,外源基因可以在原核细胞中成功表达,并实现___________的基因交流。至此,________正式问世。
物种之间
基因工程
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⑥第一例转基因动物问世:1980年,科学家首次通过________培育出世界上第一个转基因小鼠。1983年,科学家又采用________________,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阶段。
⑦PCR技术的发明:基因工程问世后,1988年,由________发明的PCR技术,使基因工程技术得到了进一步发展和完善。
显微注射
农杆菌转化法
穆里斯
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