课件16张PPT。专题1 基因工程题图：
科技探索之路：
1.1 DNA重组技术的基本工具
1.2 基因工程的基本操作程序
1.3 基因工程的应用
1.4 蛋白质工程的崛起专题1 基因工程从题图中可以看出：
1.沃森和克里克对 结构的重大发现和随后的技术创新孕育了基因工程。
2.在复制的DNA双螺旋结构上展示的 工程菌、牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛花等，代表了基因工程三个重要方面的研究成果：转基因微生物、转基因 和转基因 。
综上所述，基因工程的主题：基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。专题1 基因工程从科技探索之路中可以看出：
说明没有 的研究成果，没有 的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。 阅读选修3《现代生物科技专题》，找出现代生物
科技包括哪些工程？§1.1 DNA重组技术的基本工具一、教学目标：
1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、教学重点：
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
三、教学难点：
基因工程载体需要具备的条件。一、自学导引：阅读课本P4～P7，完成《优化设计》的自学导引。
二、基因工程的原理：
1.概念：
2.基因工程又叫DNA重组技术。
3.过程：这种技术是在生物体 ，通过对 分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 和重新组合，然后导入受体细胞内，进行 繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，非姐妹染色单体间的交叉互换。二、基础知识：4.基因工程的特点：
1）它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗传特性的技术。
2）在DNA分子水平上进行操作。
3）是在体外进行的人为的基因重组。
4）一旦成功，便可遗传。
5）主要技术是体外DNA重组技术和转基因技术。三、DNA重组技术的基本工具：1.限制性核酸内切酶----“分子手术刀”：
(1)来源：
（2）特点：
（3）切割后的形式：2种
分别为：黏性末端和平末端
注：限制性酶是一大类酶，不是一种酶。
限制酶大多可以专一性识别双链DNA分子上的某种特定核苷酸序列，限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称，重复排列的。
实例 1：1、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（四）DNA连接酶－－“分子缝合针”1.作用：
2.种类：（1）E·coliDNA连接酶
（2）T4DNA连接酶
3.实例2、见课本P5，图1-4，回答下列问题：
（1）EcoR I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。还有一种连接平末端的连接酶是 。（五）基因进入受体细胞的载体－－“分子运输车”1.使用载体的目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中；二是利用它在宿主细胞内进行大量的复制。
2.载体的种类：（1）质粒
（2）λ噬菌体的衍生物
（3）某些动植物病毒
3.作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：1）载体DNA 必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，才不至于因目的基因的插入而失活。
2）载体DNA 必须具备自我复制能力，或整合到受体染色体DNA 上，随染色体DNA 的复制而同步复制。
3）载体DNA必须有标记基因，以便重组后进行筛选。
4）载体DNA 必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
5）载体DNA分子大小应适合，以便提取和体外操作。（六）模拟操作：重组DNA分子的模拟操作注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。
首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对；
第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别位点，并存在G-A的切割位点。以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：
①GC… ②AATTC… ③ …GC ④ …CTTAA
CG… G… …CG …G
(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，所用的连接酶通常是 。实例3，本节内容小结：1.知识梳理：
DNA重组技术的基本工具：
①限制酶（分子手术刀）：识别特定的核苷酸序列并切割两核苷酸之间的磷酸二酯键；
②DNA连接酶（分子缝合针）：连接两核苷酸之间的磷酸二酯键；
③基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：最常用的是细菌质粒，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。2.方法、技巧、规律总结：限制酶切割的是磷酸二酯键，而DNA连接酶连接的正是两个断开此键的DNA片段。“分子运输车”是目的基因进入受体细胞的载体，它具有的若干特点是基因工程鉴定、选择、表达的关键，可以说，没有它，目的基因即使进入受体细胞，也难以稳定保存，更谈不上复制和表达。
3.思维误区提示：
DNA连接酶与DNA聚合酶根本不是同类酶，其功能特点大不相同，注意其区别。4.DNA连接酶和 DNA聚合酶的异同：基因工程中所用的连接酶有两种：从大肠杆菌中分离得到的E·coli连接酶、从T4噬菌体中分离得到的T4连接酶。这两种酶的催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。连接酶和聚合酶的作用都是形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的3’末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成子链；而连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此连接酶不需要模板。
两者都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。课件10张PPT。§1.2 基因工程的基本操作程序一、教学目标：
1.简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。
二、教学重点：
基因工程基本操作程序的四个步骤。
三、教学难点：
1.从基因文库中获取目的基因。
2.利用PCR技术扩增目的基因。阅读课本P8～P15，完成《优化设计》的自学导引。
二、基因工程操作的程序包括：
①目的基因的获取；
②基因表达载体的构建；
③将目的基因导入受体细胞；
④目的基因的检测与鉴定。
⑤原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。（既是概念，又是原理）一、自学导引：三、基因工程操作程序：1.第一步：获取目的基因
（1）方法：①从基因文库中获取目的基因
②利用PCR技术扩增目的基因
③人工合成目的基因
（2）比较基因、基因文库、目的基因的区别（见《优化》P7）
（3）目的基因的扩增呈指数形式扩增（2n）
实例 1：1、下列获取目的基因的方法中需要模板链是（ ）
A.从基因文库中获取目的基因
B.利用PCR技术扩增目的基因
C.反转录法
D.通过DNA合成仪利用化学方法人工合成三、基因工程操作程序：2.第二步：基因表达载体的构建（核心）
（1）目的：P11
（2）以质粒为载体，将目的基因与质粒结合的步骤：
①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口；
②用同种限制酶切断目的基因，产生相同的黏性末端；
③将切下的目的基因片段，插入到质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，使两者结合成重组质粒。三、基因工程操作程序：（3）基因表达载体的组成：
①目的基因：
②启动子：
③终止子：
④标记基因：外源DNA分子的有效片段。一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首
端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，
是负责驱动基因转录出mRNA的。位于基因尾端，起终止转录的作用。鉴别受体细胞中是否含有目的基因，
从而将含有目的基因的细胞筛选出来。三、基因工程操作程序：3.第三步：将目的基因导入受体细胞
（1）概念：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
（2）常用的转化方法（见《优化》P6）
①导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
操作过程：P12
②导入动物细胞：显微注射技术（最多、最有效）
操作过程：P13
③导入微生物细胞三、基因工程操作程序：（2）常用的转化方法（见《优化》P6）
③导入微生物细胞：
ⅰ.原核生物的特点：
ⅱ.转化过程：
思考：为什么要用Ca2＋处理细胞？
因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般要先用Ca2＋处理，以增加细菌细胞壁的通透性。三、基因工程操作程序：4.第四步：目的基因的检测与鉴定
（1）内容：
①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）
②检测目的基因是否转录出了mRNA
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
（2）常用的技术：
①DNA分子杂交技术－－DNA与DNA杂交
②分子杂交技术－－DNA与RNA杂交
③蛋白质分子（抗原－抗体）间的杂交四、本节小结：课件8张PPT。§1.3 基因工程的应用一、教学目标：
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点：
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
三、教学难点：
1.基因治疗。阅读课本P16～P20，完成《优化设计》的自学导引。
阅读课本内容，完成下表：
二、讨论：转基因生物与目的基因的关系一、自学导引：转基因生物与目的基因的关系Bt毒蛋白基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因控制番茄成熟的基因甜味基因肠乳糖酶基因人胰岛素基因苏云金芽孢杆菌鱼人三、小组讨论：1.什么叫乳腺生物反应器？其主要用途有哪些？
（见优化设计）
2.什么是基因治疗？
3.用动物乳腺作为反应器，生产高价值蛋白质（eg.血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越性有哪些？
4.用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？四、讲授1.植物基因工程硕果累累
1）抗虫转基因植物
2）抗病转基因植物
3）抗逆转基因植物
4）改良植物品质
2.动物基因工程前景广阔
1）提高动物生长速度
2）改善畜产品质量
3）生产药物
4）用转基因动物作器官移植的供体
5）基因工程药物异军突起四、讲授3.基因治疗
1）基因治疗的种类和方法：
①体外基因治疗：eg.腺苷酸脱氨酶基因的转移
②体内基因治疗：
2）基因治疗的现状：
五、本节小结：基因工程的应用植物基
因工程抗虫转基因植物
抗病转基因植物
抗逆转基因植物
改良植物品质动物基
因工程提高动物生长速度
改善畜产品质量
生产药物
用转基因动物做器官移植供体
基因工程药物异军突起基因治疗2、方法、技巧、规律总结： 转基因植物、转基因动物都是将目的基因以基因工程的方法导入相应生物体内，利用目的基因的表达得到人们所需要的产品或生物本身。所以有关这方面的考题一定会与基因工程的四个步骤相联系，主要考察基因工程的基本操作。
3、思维误区提示：
不管目的基因导入植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，都必须事先将目的基因与载体结合，这样才能保证导入的目的基因稳定地保存并复制和表达。
目的基因导入是否成功，还有一个检测和鉴定的过程，就是看导入了目的基因的生物是否具有了相应的遗传特性。课件5张PPT。§1.4 蛋白质工程的崛起一、教学目标：
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、教学重点：
为什么要开展蛋白质工程的研究？
蛋白质工程的原理。
三、教学难点：
1.蛋白质工程的原理。阅读课本P26～P28，完成《优化设计》的自学导引。
二、讨论：蛋白质工程崛起的缘由
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。蛋白质工程就是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白质。一、自学导引：三、蛋白质工程的基本原理1、天然蛋白质合成的过程是按照 进行的：
2、蛋白质工程的基本途径是：
所以，蛋白质工程的概念是：
四、蛋白质工程的进展和前景：
进展：胰岛素速效型药品的生产
前景：微电子方面、干扰素、高产赖氨酸玉米的设计等五、本节小结：蛋白质工程的崛起举例说明蛋白质工程崛起的缘由简述蛋白质工程的原理蛋白质工程的进展和发展前景2、方法、技巧、规律总结： 蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。基因工程中合成的蛋白质只能是天然存在的蛋白质，蛋白质工程则可以合成自然界本来不存在的蛋白质。
3、思维误区提示：
蛋白质工程就是酶工程吗？
酶大多是蛋白质。酶工程包括酶制剂的生产和应用两方面，其重点在于对已存在酶的合理充分利用。而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。酶工程至多是蛋白质工程的一部分。
