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1、周清一、 基因工程2、（a）基因工程的原理及技术原理：基因重组技术：（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。区别：EcoliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端
2、之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。(2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。3.“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(二)基因工程的基本操
3、作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 主要是编码蛋白质的结构基因 。2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。3.PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至9095DNA解链；第二步：冷却到5560，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步：基因表达载体的构建（是基因工程的核心）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.组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特殊结
4、构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_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.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。此方法的受体细胞是受精卵或体细胞。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显
5、微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：常用大肠杆菌做受体细胞。3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和鉴定1.首先要检测 转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行 抗原抗体杂交。4.前三步是分子水平的鉴定；有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三
6、）（b）基因工程的应用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。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）（a）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）（1）蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质（2）蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的
7、结构，又称为第二代的基因工程。基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），以上是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。周清一、 基因工程1、（a）基因工程的诞生（一）基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过 和 ，赋予生物以 ，创造出 。基因工程是在 上进行设计和施工的，又叫做 。2、（a）基因工程的原理及技术原理： 技术：（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀” （1）来源：主要是从 中分
8、离纯化出来的。（2）功能：能够识别 的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中 部位的两个核苷酸之间的 断开，因此具有 。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和 。2.“分子缝合针” (1)两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合 。区别：EcoliDNA连接酶来源于 ，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合 ，但连接平末端的之间的效率 。(2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将 加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接 段的末端，形成磷酸二酯键。3
9、.“分子运输车” （1）载体具备的条件：能在受体细胞中 。具有 ，供外源DNA片段插入。具有 ，供重组DNA的 。（2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于 ，并具有 的 分子。（3）其它载体： 、 。(二)基因工程的基本操作程序第一步： 1.目的基因是指： 主要是 。2.原核基因采取 获得，真核基因是 。人工合成目的基因的常用方法有 _和 _。3.PCR技术扩增目的基因（1）原理： （2）过程：第一步：加热至9095 ；第二步：冷却到5560，引 ；第三步：加热至7075， 。第二步： （是基因工程的核心）1.目的：使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 ，使目的基因能够 。2.
10、组成： （1）启动子：是一段有 ，位于基因的 ，是 识别和结合的部位，能驱动基因 ，最终获得所需的 。（2）终止子：也是一段有 ，位于基因的 。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中 ，从而将 筛选出来。常用的标记基因是 。第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因 受体细胞内，并且在受体细胞内 的过程。2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 ，其次还有 和 等。此方法的受体细胞是 。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 。此方法的受体细胞多是 。将目的基因导入微生物细胞：常用 做受体细胞。3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是 。第四步： 1.首先要检测 ，方法是采用 。2.其次还要检测 ，方法是采用 。3.最后检测 ，方法是从转基因生物中提取 ，用相应的 进行 。4.前三部是 的鉴定；有时还需进行 的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）（b）基因工程的应用1.植物基因工程： 、 、 转基因植物，利用转基因 。2.动物基因工程：提高动物 、改善 、用转基因动物 。3.基因治疗：把 导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）（a）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行 ，或制造一种 ，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产
