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1、第第2节节基因工程及其基因工程及其应应用用课标领课标领航航1简简述基因工程的基本原理。述基因工程的基本原理。2举举例例说说出出基基因因工工程程在在农农业业、医医药药等等领领域域的的应应用。用。3关注关注转转基因生物和基因生物和转转基因食品的安全性。基因食品的安全性。【重重点点】基基因因工工程程的的基基本本原原理理；基基因因工工程程的安全性的安全性问题问题。【难难点点】基基因因工工程程的的基基本本原原理理；转转基基因因生生物与物与转转基因食品的安全性。基因食品的安全性。 核心要点突破核心要点突破知能过关演练知能过关演练第第2节节基基因因工工程程及及其其应应用用基础自主梳理基础自主梳理基础自主梳理
2、基础自主梳理一、基因工程一、基因工程1概概念念：又又叫叫基基因因拼拼接接技技术术或或_技技术术，通通俗俗地地说说，就就是是按按照照人人们们的的意意愿愿，把把一一种种生生物物的的某某种种_提提取取出出来来，加加以以修修饰饰改改造造，然然后后放放到到另另一一种种生生物物的的细细胞胞里里，定定向向地地改改造造生生物物的的遗遗传传性性状。状。2原理：不同生物原理：不同生物间间的的_。3基本工具基本工具(1)基因的基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切：限制性核酸内切酶酶(限制限制酶酶)。DNA重重组组基因基因基因重基因重组组(2)基因的基因的“针线针线”：_。(3)基基因因的的运运载载体体：常常用用的的有
3、有_、噬噬菌菌体和体和动动植物病毒等。植物病毒等。4操作步操作步骤骤(1)提取提取_。(2)目的基因与目的基因与_体体结结合。合。(3)将目的基因将目的基因导导入入_。(4)目的基因的目的基因的检测检测与与鉴鉴定。定。DNA连连接接酶酶质质粒粒目的基因目的基因运载运载受体受体细细胞胞思考感悟思考感悟1运运载载体和体和载载体相同体相同吗吗？【提示提示】不同。不同。运运载载体是将外源基因体是将外源基因导导入受体入受体细细胞的运胞的运输输工具。工具。载载体是位于体是位于细细胞胞膜上的膜上的载载体蛋白体蛋白质质，与物，与物质进质进出出细细胞有关。胞有关。 二、基因工程的二、基因工程的应应用用1基因工程
4、与作物育种基因工程与作物育种(1)目目的的：获获得得高高产产、稳稳产产和和具具有有优优良良品品质质的的农农作作物物，培培育育出出具具有有各各种种_的的作作物物新品种。新品种。(2)实实例：抗棉例：抗棉铃铃虫的虫的转转基因抗虫棉。基因抗虫棉。(3)意意义义：抗虫基因作物的使用，不：抗虫基因作物的使用，不仅仅减少了减少了农药农药的用量、大大降低了生的用量、大大降低了生产产成本，而且成本，而且还还减少减少抗逆性抗逆性重重组组了了农药对环农药对环境的境的污污染。染。2基因工程与基因工程与药药物研制物研制(1)实实例：用基因工程方法生例：用基因工程方法生产产胰胰岛岛素。素。(2)过过程：胰程：胰岛岛素基
5、因与大素基因与大肠肠杆菌的杆菌的DNA分子分子_，并且在大，并且在大肠肠杆菌内杆菌内获获得成功的得成功的_。表达表达2利利用用大大肠肠杆杆菌菌生生产产出出的的胰胰岛岛素素没没有有生生物物活活性性，还还需需进进一一步步加加工工，这这与与大大肠肠杆杆菌菌中中的的哪些哪些结结构特点有关？构特点有关？【提示提示】大大肠肠杆菌中无内杆菌中无内质质网、高网、高尔尔基体基体等加工分泌蛋白的等加工分泌蛋白的细细胞器，所以形成的胰胞器，所以形成的胰岛岛素素还还不成熟，需不成熟，需进进一步加工。一步加工。思考感悟思考感悟3基因工程与基因工程与环环境保境保护护实实例例：利利用用转转基基因因细细菌菌降降解解有有毒毒有
6、有害害的的化化合合物物，吸吸收收环环境境中中的的重重金金属属，分分解解泄泄漏漏的的石石油油、处处理理工工业废业废水等。水等。三、三、转转基因生物和基因生物和转转基因食品的安全性基因食品的安全性核心要点突破核心要点突破要点一要点一酶酶工具作用的比工具作用的比较较1限制限制酶酶与与DNA连连接接酶酶的区的区别别2DNA连连接接酶酶与与DNA聚合聚合酶酶的比的比较较比较项目比较项目DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶不同点不同点作用对象作用对象 连接连接DNA片段片段连接游离的连接游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸作用条件作用条件不需要模板不需要模板需要模板需要模板相同点相同点 作用部位作用部位连接不同脱氧
7、核苷酸之间的连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键二酯键例例例例1 1 下列关于限制下列关于限制酶酶的的说说法正确的是法正确的是()A限限制制酶酶广广泛泛存存在在于于各各种种生生物物中中，但但微微生生物物中中很很少少B一种限制一种限制酶酶只能只能识别识别一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列C不同的限制不同的限制酶酶切割切割DNA后都会形成黏性末端后都会形成黏性末端D限制限制酶酶的作用部位是特定核苷酸形成的的作用部位是特定核苷酸形成的氢键氢键【思思路路点点拨拨】从从限限制制酶酶的的来来源源、作作用用部部位位及及特特性入手分析。性入手分析。【尝试尝试解答
8、解答】B【解解析析】本本题题考考查查限限制制酶酶的的来来源源、特特性性及及作用部位。具体分析如下：作用部位。具体分析如下：选项判断选项判断原因分析原因分析A项错误项错误限制酶的存在非常广泛，主要存在于限制酶的存在非常广泛，主要存在于微生物中微生物中B项正确项正确一种限制酶只能识别一种特定的核苷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酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子分子C项错误项错误限制酶切割后一般形成黏性末端，但限制酶切割后一般形成黏性末端，但部分限制酶切割后会形成平末端部分限制酶切割后会形成平末端D项错误项错误限制酶的作用部位是特定核苷酸序列限制酶的作用部位是特定核
9、苷酸序列中两个核苷酸间的磷酸二酯键中两个核苷酸间的磷酸二酯键【探探规寻规寻律律】理解限制理解限制酶酶需注意以下几点需注意以下几点限限制制酶酶主主要要存存在在于于微微生生物物中中，尤尤其其是是原原核核生物中。生物中。限限制制酶酶具具有有特特异异性性，不不同同的的限限制制酶酶切切割割DNA的位点一般不同。的位点一般不同。限制限制酶酶的作用主要是切割出目的基因。的作用主要是切割出目的基因。要点二要点二基因工程的步基因工程的步骤骤及成功的基及成功的基础础1基因工程步基因工程步骤骤中的几个中的几个问题问题(1)四四个个步步骤骤中中只只有有第第三三步步将将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞不涉及到碱基
10、互胞不涉及到碱基互补补配配对对。(2)目目的的基基因因必必须须与与运运载载体体结结合合后后才才能能导导入入受受体体细细胞，才能胞，才能稳稳定地保存，并定地保存，并进进行复制。行复制。(3)受受体体细细胞胞常常用用微微生生物物的的原原因因：繁繁殖殖快快、代代谢谢快快、目的目的产产物多。物多。(4)培育培育转转基因基因动动物，受体物，受体细细胞一般胞一般选选用受精卵。用受精卵。(5)目的基因的目的基因的检测检测利用利用质质粒中的粒中的标记标记基因。基因。2基因工程成功的理基因工程成功的理论论基基础础(1)运运载载体与目的基因体与目的基因结结合成功的基合成功的基础础基基本本单单位位相相同同：不不同同
11、生生物物的的DNA分分子子都都是是由由脱脱氧核苷酸构成的。氧核苷酸构成的。空空间间结结构构相相同同：不不同同生生物物的的DNA分分子子都都是是由由两两条条反反向向平平行行的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸长长链链形形成成的的规规则则的的双双螺螺旋旋结结构。构。碱碱基基配配对对方方式式相相同同：不不同同生生物物的的DNA分分子子中中两两条条链链之之间间的的碱碱基基配配对对方方式式都都是是A与与T配配对对，G与与C配配对对。(2)表表现现出出相相同同性性状状的的基基础础是是密密码码子子相相同同，即即不不同同生物的相同密生物的相同密码码子所子所对应对应的氨基酸是相同的。的氨基酸是相同的。 基基因因工工程程基基
12、本本操操作作流流程程如如图图，请请据据图图分析回答：分析回答：例例例例2 2(1)图图中中A是是_；在在基基因因工工程程中中，需需要要在在_酶酶的作用下才能完成剪接的作用下才能完成剪接过过程。程。(2)图图 中中 遵遵 循循 碱碱 基基 互互 补补 配配 对对 原原 则则 的的 步步 骤骤 有有_。(用用图图中序号表示中序号表示)(3)从从分分子子水水平平分分析析不不同同种种生生物物之之间间的的基基因因移移植植能能够够成成功功的的主主要要原原因因是是_，也也说说明明了了不不同生物共用一套同生物共用一套_。【尝试尝试解答解答】(1)运运载载体限制体限制酶酶和和DNA连连接接(2)()(3)不不同
13、同生生物物的的DNA分分子子基基本本结结构构是是相相同同的的遗遗传传密密码码【解解析析】图图中中A与与目目的的基基因因结结合合形形成成重重组组DNA分分子子，所所以以A应应为为运运载载体体；基基因因工工程程中中的的“剪剪”需需要要限限制制酶酶，“接接”需需要要DNA连连接接酶酶；图图中中的的“拼拼接接”和和“扩扩增增”过过程程需需进进行行碱碱基基互互补补配配对对，如如果果目目的的基基因因的的获获取取方方法法是是人人工工合合成成法法，也也需需进进行行碱碱基基互互补补配配对对；不不同同种种生生物物之之间间基基因因移移植植成成功功的的原原因因，也也就就是是基基因因工工程程的的理理论论基基础础即即生生
14、物物界界共共用用一一套套遗遗传传密密码码和和所所有有生生物的物的DNA分子的分子的结结构基本相同。构基本相同。【互互动动探探究究】如如果果目目的的基基因因是是人人的的胰胰岛岛素素基基因因，选选择择的的工工程程菌菌为为大大肠肠杆杆菌菌，则则能能表表达达出出有有活活性性的的胰胰岛岛素素吗吗？【提提示示】不不能能。由由于于大大肠肠杆杆菌菌没没有有内内质质网网和和高高尔尔基基体体，不不能能对对核核糖糖体体合合成成的的胰胰岛岛素素前前体体进进行行加加工工，所所以以大大肠肠杆杆菌菌是是无无法法产产生生有有活活性性的的胰胰岛岛素素的的，还还需需进进行体外加工，才具活性。行体外加工，才具活性。【探探规寻规寻律律】基因工程中受体基因工程中受体细细胞的胞的选择选择目的不同，目的不同，选择选择的受体的受体细细胞不同。如果要胞不同。如果要获获得得转转基因基因动动植物，受体植物，受体细细胞胞为为相相应应的的动动植物植物细细胞，胞，如果要如果要获获得某一种得某一种产产物，受体物，受体细细胞一般胞一般为为微生微生物。物。
