第十一单元 现代生物科技专题-【创新思维】2024高考生物一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

第十一单元　现代生物科技专题 第37讲　基因工程 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。 授课提示：对应学生用书第332页 考点一　基因工程的基本工具 1．基因工程的概念 (1)供体：提供目的基因。 (2)操作环境：体外。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重组。 (5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在受体体内的表达。 (7)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．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转移到另一种生物个体。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。 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，阐明了遗传信息流动的方向。 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一套遗传密码，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。 (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运载工具。 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的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 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。 ⑤重组DNA表达实验的成功：1973年，博耶和科恩选用仅含单一EcoR Ⅰ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，并实现物种之间的基因交流。至此，基因工程正式问世。 ⑥第一例转基因动物问世：1980年，科学家首次通过显微注射培育出世界上第一个转基因小鼠。1983年，科学家又采用农杆菌转化法，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阶段。 ⑦PCR技术的发明：基因工程问世后，1988年，由穆里斯发明的PCR技术，使基因工程技术得到了进一步发展和完善。 3．基因工程的操作工具 (1)限制性核酸内切酶(限制酶) (2)DNA连接酶 ①作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 ②类型 常用类型 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 功能 只缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 ③DNA连接酶和限制酶的关系 (3)载体 ① ②其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。 ③载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。 　教材选修3 P6 “寻根问底”：DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。 提示：不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。 高考总复习　生物第十一单元　现代生物科技专题 1．切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。(×) 2．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。(×) 3．DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。(×) 4．限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。(×) 5．E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。(×) 6．用于载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶识别位点。(√) 7．载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。(√) 1.明辨限制酶的特点与使用特点 (1)限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸