高中生物第一章基因工程 1.1.1 基因工程概
述导学案苏教版选修3
【课标要求】
简述基因工程的诞生简述基因工程的原理及技术举例说出基因工程的应用
【教学目标】
1、简述基因工程所需3种基本工具的使用。
2、学习运用知识解决相关问题的能力。
3、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
【教学过程】
知识点
一、基因工程的诞生和发展
（一）诞生和发展理论铺垫：艾弗里证明了；沃森和克里克阐明了；尼伦贝格等
（二）基因工程的概念基因工程是指在通过人工“ ”和“ ”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入并使重组基因在中表达，产生。包括、以及。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果
二、基因工程的工具“分子手术刀”（1）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活
力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。（2）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称_______）。（3）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和。
【例1】
下列关于限制酶的说法正确的是（）
A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少
B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端
D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
2、DNA连接酶“分子缝合针”拓展：根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为Ecoli DNA连接酶。Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平口末端之间进行连接。另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平口末端，但连接平口末端之间的效率比较低。
【例2】
下图为DNA分子的切割和连接过程。(1)EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连
接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平口末端的连接酶是。
3、载体“分子运输车”（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状_______，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。（4）其他载体还有和等。（5）作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
【例3】
以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题。
(1)其中①和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。(2)和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是。
【例4】
图示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列
A、CTTAAG
B、CUUAAG
C、GAATTC
D、GAAUUC
三、基因工程的一般过程与技术
1、获取目的基因有两条途径：直接分离和人工合成。
2、制备重组DNA分子用酶处理目的基因和运载体，而后加入DNA连接酶，使目的基因载入到运载体中，形成。
3、转化受体细胞重组DNA导入受体细胞。基因工程中常用的受体细胞有______________、_______________、
_______________、__________________、
_____________________等
4、培养受体细胞并诱导目的基因的表达根据判断目的基因导入与否；根据受体细胞表现出特定的判断目的基因的表达与否。
【例5】
基因工程技术中的目的基因主要来源于（）
A、自然界现存生物体内的基因
B、自然界突变产生的新基因
C、人工诱变产生的新基因
D、科学家在实验室中人工合成的基因
【巩固练习】
（）
1、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片断，需使用
A、同种限制酶
B、两种限制酶
C、同种连接酶
D、两种连接酶（）
2、质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是①能自主复制②不能自主复制③结构很小④是蛋白质⑤是环状RNA⑥是环状DNA⑦能“友好”地“借居”
A、①③⑤⑦
B、②④⑥
C、①③④⑥
D、②③⑥⑦（）
3、关于限制酶的说法中，正确的是
A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列
B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键
C、限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA
D、限制酶只存在于原核生物中（）
4、有关基因工程的叙述正确的是
A、限制酶只在获得目的基因时才用
B、重组质粒的形成是在细胞内完成的
C、质粒都可作为运载体
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料（）
5、下列有关基因工程操作的正确顺序是①目的基因的检测和表达②目的基因与运载体结合③将目的基因导入受体细胞④提取目的基因
A、①②③④
B、④③②①
C、④②③①
D、③④②①（）
6、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是
A、①②
B、①③
C、①④
D、②③（）
7、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是
A、切断a处的酶为限制核酸性内切酶
B、连接a处的酶为DNA连接酶
C、切断b处的酶为解旋酶
D、切断b处的为限制性内切酶（）
8、(多选)人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，这一过程涉及
A、用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接
B、把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增
C、检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表达出性状
D、筛选出能产生胰岛素的“工程菌”（）
9、 (多选)下列关于基因工程的说法正确的是
A、基因工程的设计和施工都是在分子水平上进行的
B、目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的
C、基因工程能使科学家打破物种界限，定向地改造生物性状
D、只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地进行表达
10、中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒能力，试分析：
（1）陈炬的“嫁接”技术称为___________。（2）人的基因能接到植物体内，其物质基础是__________________________。（3）烟草有了抗病毒能力，这表明烟草体内“嫁接”的基因经___________产生了___________。这个事实说明：人和植物共用一套__________，且蛋白质的合成方式________。
11、利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从
乳汁或尿液中提取药物。（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制
。（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种____________构成，基因中碱基配对的规律都是
__________。（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过
和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是
，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是
，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是________，“翻译”可理解为将由____个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看
在翻译中充任着“译员”。（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的动物都可生产药物。