浙科版高中生物选修三-1基因工程(好)

基因工程的概念

（1）基因工程是狭义的遗传工程。广义的遗传工程泛指一种生物的遗传物质（细胞核、染色体脱氧核苷酸等）转移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

（2）基因工程的核心是 ；（3）变异类型：

（4）目的： ，克服远源杂交不亲和性

（5）基因工程的理论基础是：①DNA是生物遗传物质的证明；②DNA双螺旋结构和中心法则的确立；③遗传密码的破译

第一节 基因工程的基本工具

1.“分子手术刀”—— （限制酶）

（1）来源：主要是从 (如细菌)中分离纯化出来的。

（2）作用：具有专一性，表现在一下两个方面：

能够识别双链DNA分子的某种 ，

并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间. 断开

（3）作用结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和平末端。

2.“分子缝合针”——

（1）功能：将双链DNA片段之间的 连接起来

（2）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：

①相同点：缝合磷酸二酯键

②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能把碱基 的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；

T4DNA连接酶，来源自噬菌体，能缝合粘性末端和平末端，但效率较低。

（3）与DNA聚合酶作用的异同:

3.“分子运输车”——

（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个 ，供外源DNA片段插入。

③具有 ，供重组DNA的鉴定和选择。（如：抗性基因、荧光基因）

（2）作用：①作为运载体，将目的基因送到宿主细胞中；②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量繁殖

（3）最常用的载体是—— ,它是能够 的双链环状DNA分子，在细菌中以独立于 之外的方式存在。

（4）其它载体：λ噬菌体、动植物病毒。

第二节 基因工程的基本操作程序

第一步：获取目的基因

1.目的基因是指：即人们所需要的基因，它是能编码蛋白质的结构基因。如：人的胰岛素基因，植物的抗病基因。

2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。

3获得方法：序列未知：从 中获取

序列已知：化学方法合成； （PCR）扩增

（1）基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入 保存，各受体菌分别含有这些生物的不同基因。

根据DNA来源：①从特定组织提取的染色体基因组DNA， （全部基因）②mRNA反转录成的cDNA， （部分基因）

（2）化学合成：包括 和根据已知氨基酸序列直接合成DNA。

（3）PCR技术扩增目的基因

①PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

②目的：获取大量的目的基因

③原料：模板，4种 ，2种 ，热稳定的 。

④过程：第一步：高温变性（加热至90～95℃），DNA解链为单链；

第二步：低温退火（冷却至55～60℃），引物与两条单链DNA结合；

第三步：适温延伸（加热至70～75℃），热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。

⑤特点： 形式扩增，即(2) n

第二步：基因表达载体的构建(核心)

1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

2.质粒组成：复制起点＋目的基因＋ ＋ ＋ （思考:各成分的作用是什么?）

★3.过程：①用一定的 切割载体（如质粒），使其出现一个切口，露出 。

②用 的限制性核酸内切酶切割含有目的基因的供体DNA分子，使其产生

③然后用 将两者连接在一起，形成重组DNA

第三步：将重组DNA分子导入受体细胞

1.转化的概念：是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。

2.常用的受体：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、植物细胞和动物细胞

2.常用的转化方法：

（1）导入植物细胞：采用最多的方法是 ，其次还有 和 等。

（2）导入动物细胞：最常用的方法是 。受体细胞多是 。因为该细胞具有最佳的 。

★（3）导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化原理是：先用 处理细胞，增加大肠杆菌的 ，使其成为 ，使重组DNA进入大肠杆菌内。 第四步.筛选含有目的基因的受体细胞

（1）筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子。

（2）筛选方法举例：质粒上有抗生素（如四环素）的 ，受体细胞本身没有抗性基因在四环素培养中 ，而含有这种重组质粒的受体细胞在这种培养基中 ；这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。

第四步：目的基因的检测和表达

目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质

1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 (DNA-DNA)技术。

2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用 (DNA-RNA)技术。

3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用 技术。

4.有时还需进行

个体生物学水平的鉴定。如生物抗虫或抗病的鉴定等。

第三节 基因工程的应用

1.基因工程与遗传育种

（1）植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

（2）动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物、作器官移植的供体。

（3）基因工程与疾病治疗

3.基因治疗：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。

4.基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。

第四节 基因工程的发展前景

3生物发生器：利用动植物作为生物发生器生产价格低廉的蛋白质药物。例:转基因鼠的乳腺中生产人生长激素。优点：①不影响转基因生物本身的生理代谢。②蛋白质经过细胞器修饰加工③方便提取

4蛋白质工程： 的蛋白质，通过修改蛋白质中的氨基酸序列来改进蛋白质的结构和构想，提高蛋白质的活性，稳定性和产率（基因工程在原则上只能生产自然界 的蛋白质）