3.1基因工程及其技术学案-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

3.1基因工程及其技术 知识巩固 一、基因工程是在多学科基础上发展而来的 · 1957年：科恩伯格等首次发现 。 · 1967年：罗思和海林斯基等发现运转工具 ，同年，科学家发现 。 · 1970年：特明和巴尔的摩各自在RNA病毒中发现逆转录酶。史密斯等人分离到限制性内切核酸酶。 · 1972年科学家伯格领导的研究小组完成了世界上首次DNA分子体外重组。 · 1973年科学家科恩领导的研究小组利用大肠杆菌质粒进行了另一个体外重组DNA分子实验。 · 接着，科恩和美国博耶证明真核生物的基因可以在原核生物中进行表达。 · 1976年，科学家用质粒为载体，将生长激素释放抑制因子基因转入大肠杆菌 · 1977年首次生产出治疗肢端肥大症、巨人症的生长激素释放抑制因子。 · 1977年桑格测定了一种噬 ，这是人类首次对完整基因组的核苷酸顺序进行测定。 二、基因工程的基本工具 1．基因工程 （1）概念：又称为 ，是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA，然后导入受体细胞，并使其在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。 （2）原理： 。 （3）操作水平：基因（分子）水平。 2．“分子剪刀”——限制性内切核酸酶（限制酶） （1）作用：识别DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 （2）特点：特异性（专一性）很强。 （3）切割方式 ①错位切：在DNA分子两条链的不同部位进行切割，切割后形成的两个DNA分子片段的末端均留下一段游离的单链，称为黏性末端。 ②平切：在DNA分子两条链上相同的部位进行切割，切割后形成平末端。 3．“分子黏合剂”——DNA连接酶 （1）作用：连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键。 （2）类型 ①E.coli DNA连接酶：分离自大肠杆菌，可以连接黏性末端的DNA分子。 ②T4 DNA连接酶：分离自T4噬菌体，可以连接黏性末端或平末端的DNA分子。 4．“分子搬运工”——载体 （1）作用：将外源基因导入受体细胞，并使其在受体细胞中稳定遗传和表达。 （2）类型：质粒、λ噬菌体的衍生物、动物病毒等。 （3）组成：复制原点、适合的标记基因、多种限制酶的切割位点。 （4）改造：基因工程上用作载体的质粒一般都是经过人工改造过的。 三、聚合酶链式反应（PCR）技术 1．PCR概念：目的DNA片段（目的基因）的体外扩增技术。 2．原理：类似于DNA的复制。 3．条件 ①模板DNA：DNA的两条链。 ②引物对：使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。 ③原料：4种dNTP。 ④热稳定的DNA聚合酶：Taq酶。 ⑤其他：缓冲液、Mg2＋等。 4．过程 （1）变性：在约94_℃高温下，作为模板的双链DNA解旋（变性）为两条单链DNA。 （2）退火：反应体系的温度降至约55 ℃，2条引物分别与对应单链DNA上的特定部位配对。 （3）延伸：反应体系的温度回升到约72_℃左右，4种脱氧核苷三磷酸根据碱基互补配对原则，在Taq酶的作用下连接到引物的3′端之后，使引物链延伸，并形成互补的DNA双链。 · 随堂速测 1.中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是（ ） ①该技术将导致定向变异 ②在这个过程中要使用限制酶、DNA连接酶和运载体等工具 ③该基因牛能否产生类似人乳的奶制品，需要对目的基因进行检测与鉴定 ④受精卵是理想的受体 A.①②③④ B.③④ C.②③④ D.①③④ 2.用X酶切割DNA分子后，得到黏性末端①，用Y酶切割DNA分子后，得到黏性末端②，如下图所示，以下说法不正确的是（ ） A.X与Y通常是不同的限制酶 B.限制酶与DNA水解酶破坏的化学键相同 C.具有①②的两个DNA片段可连接成重组分子，重组后可以被X或Y切割 D.使用X和Y同时切割目的基因和载体不可以防止目的基因反向链接 3.PCR一般要经过三十多次循环，从第二轮循环开始，由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链将（ ） A.与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸 B.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸 C.与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸 D.与引物Ⅰ或引物Ⅱ结合进行子链的延伸 4.下列有关限制性核酸内切酶的叙述中错误的是（ ） A.限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小 B.-CATG↓-和-G↓CATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱基数相同 C.用不同的限制酶处理含目的基因的片段和