3.1 重组DNA技术的基本工具（教学讲义）-2023-2024学年高二生物下学期同步教学讲义（2019人教版选择性必修3）

第3章 基因工程 第1节 DNA重组技术的基本工具 学习目标 必备知识 一、基因工程的概念、诞生和发展 二、基因工程的工具 三、DNA的粗提取和鉴定 拓展延伸 高考链接 模拟演练 1. 简述阐明重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。 2. DNA的粗提取和鉴定。 一、基因工程的概念、诞生和发展 1.概念：指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物 ，创造出更符合人们需要的 。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作 。 2.概念剖析： （1）别名： （2）操作对象： （3）操作水平： （4）原理： （5）结果：创造出更符合人们需要的 3.基因工程的诞生 （1）1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌转化实验证明了 ，还证明了 。 （2）1953年，沃森和克里克建立了 模型并提出了 的假说。 （3）1961年，尼伦伯格和马太破译了 。 （4）20世纪70年代初， 酶、 酶和 酶被相继发现，为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 （5）1973年，科学家证明 可以作为基因工程的载体，构建 ，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现 的基因交流。 4.基因工程的发展 （1）1982年，第一个基因工程药物——重组 被批准上市。 （2）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 。 （3）1985年，穆里斯等人发明 ，为获取目的基因提供了有效手段。 （4）1990年， 计划启动。2003年，该计划的测序任务顺利完成。 （5）21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本测定大量 ，加速了人们对基因序列的了解。 （6）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 编辑了哺乳动物基因组。 2、 基因工程的工具 1. 限制性内切核酸酶(限制酶)——“分子手术刀” （1）来源：主要来自 【主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。】 （2）种类： 种 （3）作用：识别双链DNA分子的 ，使每一条链中特定部位的 断开 （4）结果：产生 末端或 末端 2.DNA连接酶——“分子缝合针” （1）作用：将两个DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 。 （2）种类： ①E.coli DNA连接酶：来源于 ，只能将具有互补 的DNA片段连接起来，不能连接具有 的DNA片段 ②T4 DNA连接酶：来源于 ，既可以“缝合”双链DNA片段互补的 末端，又可以“缝合”双链DNA片段的 末端，但连接平末端的效率相对 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （1）种类：质粒、 、动植物病毒等。 （2）常用载体——质粒 ①本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有 能力的环状双链 。 ②质粒作为载体所具备的条件及原因【真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的】 条件 原因 稳定存在并能 上 能使目的基因稳定存在且数量可扩增 有一个至多个 位点 可携带多个或多种外源基因 具有特殊的 便于重组DNA分子的 无毒害作用 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到 (3)作用 ①作为运输工具，将外源基因导入 。 ②质粒携带 在细胞内大量复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。 3、 DNA的粗提取和鉴定 1.实验原理 （1）提取DNA的原理：利用DNA与 、 和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。DNA在酒精溶液中的溶解性： 不溶于酒精，但某些 溶于酒精。DNA在NaCl溶液中的溶解性：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于 的NaCl