人教版高中生物选修3专题一课题1基础理论和技术的发展催生了基因工程

1、从影片中你联想到了什么？从影片中你联想到了什么？蜘蛛侠 基因工程基因工程, ,又叫做又叫做基因拼基因拼接技术接技术或或DNADNA重组技术重组技术。 通俗地说，就是按照人类通俗地说，就是按照人类意愿，把一种生物的某种基因意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物细胞里，定后放到另一种生物细胞里，定向地改造生物的遗传特性。向地改造生物的遗传特性。科技探索之路科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程一、一、2020世纪中叶，基础理论取得了重大突破世纪中叶，基础理论取得了重大突破 DNA是遗传物质的证明是遗

2、传物质的证明结论：结论：DNA是遗传物质，并且是遗传物质，并且DNA可以从一种可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。生物个体转移到另一种生物个体。 DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立1953年年，沃森和克里克建立，沃森和克里克建立了了DNA双螺旋结构模型。双螺旋结构模型。1958年年，梅塞尔松和斯塔尔用，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明了实验证明了DNA的半保留复制。的半保留复制。一、一、2020世纪中叶，基础理论取得了重大突破世纪中叶，基础理论取得了重大突破转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录复制复制复制复制遗传密码的破译遗传密码的破译1963

3、年年，尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。，尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。知知识识链链接接必必修修二二一、一、2020世纪中叶，基础理论取得了重大突破世纪中叶，基础理论取得了重大突破这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码，而且为基因生物到人类共用一套遗传密码，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。的分离和合成等提供了理论依据。 基因转移载体和工具酶的发现基因转移载体和工具酶的发现:二、技术发明使基因工程的实施成为可能二、技术发明使基因工程的实施成为可能为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DN

4、ADNA？细菌中限制酶之所以不切断自身细菌中限制酶之所以不切断自身DNADNA，是因为，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防完善的防御机制御机制，对于外源入侵的，对于外源入侵的DNADNA可以降解掉。生可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其其DNADNA分子中或者分子中或者不具备不具备这种这种限制酶的识别切限制酶的识别切割序列割序列，或者或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，序列的碱基上，使限制酶不能将其切开使限制酶不能将其切开。这样，。这样，尽管

5、细菌中含有某种限制酶也不会使自身的尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNADNA被切断，并且可以防止外源被切断，并且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。DNA测序：测序：DNA碱基序列代表遗传信息，碱基序列代表遗传信息，因此，分析因此，分析DNA的碱基排列顺序十分重要。的碱基排列顺序十分重要。科学家通过特殊的化学反应读取科学家通过特殊的化学反应读取DNA分子分子的一些片段，然后将这些片段放在特制的的一些片段，然后将这些片段放在特制的凝胶上进行电泳。由于这些片段的分子量凝胶上进行电泳。由于这些片段的分子量不同，因而在凝胶上运动的距离和位置不不同，因而在凝胶上运动的距离和位置不同，可以通过

6、特殊仪器显示出来。科学家同，可以通过特殊仪器显示出来。科学家通过分析这些片段的位置，就可以读出通过分析这些片段的位置，就可以读出DNA分子的碱基排列顺序。分子的碱基排列顺序。资料资料1 1：A G T A C T T G A T CG A G C T C T T C G A A A AAT C G二、技术发明使基因工程的实施成为可能二、技术发明使基因工程的实施成为可能 DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明DNA序列分析的方法，为基因序列序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能，之后，图的绘制提供了可能，之后，DNA合成仪的问世又为合成仪的问世又为引物引物、探针探针和和小小分子量分

7、子量DNA基因基因的获得提供了方便。的获得提供了方便。DNA合成仪哪些基础理论为分析哪些基础理论为分析DNA序列提供了信息？序列提供了信息？1972年年，伯格首先在体外进行，伯格首先在体外进行了了DNA改造的研究，成功构建改造的研究，成功构建了第一个体外重组了第一个体外重组DNA分子。分子。资料资料2 2： DNA体外重组的实现体外重组的实现根据你所学知识，想一想如根据你所学知识，想一想如何实现体外何实现体外DNA重组？重组？1973年年，博耶和科恩选用仅含单一，博耶和科恩选用仅含单一Eco R酶切位点酶切位点的载体质粒的载体质粒pSC101，使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基，使之与非洲爪蟾核糖体蛋

8、白基因的因的DNA片段重组。重组的片段重组。重组的DNA转入大肠杆菌转入大肠杆菌DNA中，转录出相应的中，转录出相应的mRNA。资料资料3 3：这个实验证明了什么？这个实验证明了什么？这个实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体，这个实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体，重组重组DNA分子还可以进入受体细胞，外源基因可以在分子还可以进入受体细胞，外源基因可以在原核细胞中成功表达。原核细胞中成功表达。基因工程正式问世基因工程正式问世 ！ 重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功资料资料4 4：1980年年，科学家通过显微注射培育出世界上第一个转基因小鼠。，科学家通过显微注射培育出世界上第一个转基因小鼠。1983年年，科学家采用农杆菌转化法，培育出世界上第一例转基因烟草。，科学家采用农杆菌转化法，培育出世界上第一例转基因烟草。 第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世资料资料5 5：基因工程技术得到进一步发展和完善！基因工程技术得到进一步发展和完善！1988年年，穆里斯发明了，穆里斯发明了PCR技术技术 小结小结n基础理论基础理论DNADNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明DNADNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译遗传密码的破译n技