2024届高考生物一轮复习：第38讲 基因工程

课标要求 素养体现 __概念5 基因工程赋予生物新的遗传特性 5.1 基因工程是一种重组DNA技术 5.1.1 概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的 5.1.2 阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具 5.1.3 阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤 5.1.4 举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质 5.2 蛋白质工程是基因工程的延伸 5.2.1 概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质 5.2.2 举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程 生命观念：理解基因的结构决定其功能，建立结构与功能观。 科学思维：运用归纳与概括、模型与建模等科学思维方法，理解基因工程和蛋白质工程的原理和技术。 科学探究：通过“DNA的粗提取与鉴定”实验，培养实验探究能力。 社会责任：关注基因工程的发展和应用，结合基因工程在生产实践中的应用，提出防止基因污染的措施。 第38讲　基因工程 1 基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术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产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。 1．基因工程的概念 别名 重组DNA技术、转基因技术 操作环境 操作对象 操作水平 结果 原理 特点 主要在生物体外 基因（DNA） DNA分子水平 创造出人类需要的新的生物类型和生物产品 基因重组 定向改造生物遗传特性；彻底打破种间界限 一、基因工程 2 1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸) 2.都遵循碱基互补配对原则 3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 4.DNA复制的方式相同 表达的理论基础 1.基因是控制生物性状的结构与功能单位 2.遗传信息传递都遵循中心法则 3.生物界几乎共用一套遗传密码 重组DNA RNA 蛋白质 性状 复制 转录 翻译 翻译 重组与复制的理论基础 2.基因工程的理论基础 DNA重组技术的基本工具(三种“分子工具”) 工具酶 准确切割DNA分子的”分子手术刀” 将DNA片段再连接起来的”分子缝合针” 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的 ”分子运输车” 载体 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 剪切 拼接 导入 表达 1.限制性内切核酸酶（内切酶）——“分子手术刀” 切割DNA分子的工具 ①来源： 主要是从原核生物中分离纯化出来的一类酶。 ②种类： 数千种 （限制酶不是一种酶，而是一类酶） ③作用： 识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 *确切来说应该是催化磷酸二酯键断开 *该过程“特定”体现了酶的专一性 *限制酶只切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 二、基因工程的工具 阅读下面有关基因工程诞生过程的资料。 5 DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——________和_______ 黏性末端 平末端 当限制酶在它的识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端 当限制酶在它的识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端 ④识别和切割结果 大多数限制酶的识别序列由___个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由___个、___个或__________的核苷酸组成。 6 4 8 其他数量 现学现用：写出下列限制酶切割形成的黏性末端 BamHⅠ________ EcoRⅠ________ HindⅢ________ BglⅡ ________ GATC- AATT- AGCT- GATC- 思考：你从中发现什么现象了？ 不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端 (1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。 (3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。 总结：图解限制酶的选择原则 2.DNA连接酶 二、基因工程的基本工具 黏性末端 限制酶 　　　项目 种类　　　 作用部位 作