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1、生物选修三复习导学提纲（一）专题一 基因工程第一课时 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【课前导学】11 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，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。由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。二、限制性核酸内切酶1、切割DNA的工具是，又称。2、这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。3、由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，
2、故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。4、DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和。三、DNA连接酶“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为DNA连接酶。DNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低。四、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”1、基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内
3、对目的基因进行大量的复制。2、现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。3、质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。4、其他载体还有和等。5、作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。12 基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取：1、目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。2获取目的基因的方法（1）从基因文库中
4、获取目的基因 基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因组文库：含有一种生物的 基因 种类cDNA文库：含有一种生物的基因 目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。（2）利用PCR技术扩增目的基因。 PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。 条件：已知目的基因的序列。 过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在_的作用下进行延伸形成DNA。 方式：指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）（3）人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可
5、以人工合成。二、基因表达载体的构建1、表达载体的组成：目的基因+标记基因等。2、启动子：位于基因的，它是结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。3、终止子：位于基因的，终止。4、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因_和发挥作用。5、标记基因：受体细胞是否含有目的基因。6、不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。三、将目的基因导入受体细胞（一）转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。（二）方法1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法 农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对_植物没有感染力；Ti质粒
6、的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。 转化：目的基因插人农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。（2）基因枪法基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。（3）花粉管通道法花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）2将目的基因导入动物细胞（1）方法：注射技术。（2）操作程序：目的基因表达载体取卵（受精卵） 显微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性动物的_内发育新性状动物。3将目的基因导人微生物细胞（1）原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较
7、少等。（2）转化：处理细胞细胞表达载体与感受态细胞混合 _细胞吸收DNA分子。四、目的基因的检测与鉴定1检测 （1）方法：标记了的、抗原抗体杂交。 （2）内容 检测转基因生物染色体的DNA是否插入。 检测目的基因是否转录。 检测目的基因是否翻译成。2鉴定：鉴定、抗病鉴定等。【总结归纳】归纳点1 基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物归纳点2 基因工程的工具及其比较 1、基因工程的操作工具 （1）分子手术刀限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶简称限制酶，主要存在于原核生物中，一种限制酶
8、只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。目前已经发现了200多种限制酶。例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制酶切割下来。DNA分子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（如下图所示）。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。 注意：用限制酶切割DNA分子时，被破坏的是DNA链中的磷酸二酯键（即连接相邻两个脱氧核苷酸的键）。黏性末端是指双链DNA分子被限制酶
9、切开后，切口处的两个末端伸出的由若干特定核苷酸组成的单链。（2）分子缝合针DNA连接酶从上图中可以看出，把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让二者的黏性末端按碱基互补配对原则形成双链，用DNA连接酶催化两条DNA链的相邻两个碱基之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核苷酸连接起来。DNA连接酶有两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为Ecoli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的称为T4 DNA连接酶。Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4-DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，
10、又可以连接双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率较低（3）分子运输车一基因进入受体细胞的载体 使用运载体的目的 在基因工程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（称为克隆）。 运载体的种类 现在所利用的运载体主要有两类：一类是细菌的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于细菌核区DNA之外的双链环状DNA。另一类运载体是噬菌体或某些灭活的病毒等。现在人们还在寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体等也有可能成为运载体。 基因的运载体必须具备的条件 a载体DNA必须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
11、体上去。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，这样才不至于因目的基因的插入而导致其自身失活。 b载体DNA必须具备自我复制的能力，或可以整合到受体染色体DNA上随受体染色体DNA的复制而同步复制。 c载体DNA必须带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。 d载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害，不能进入到除受体细胞以外的其他生物细胞中去。 e载体DNA分子大小应适中，以便提取和在体外进行操作，太大则不便操作。 一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改造现在使用的质粒载体几乎都是经过改造的。【典题反
12、馈】题型1 考查基因工程工具酶的特点例题1（多选题）右图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是A的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸B解旋酶作用的部位是C某限制性核酸内切酶可选择处作为切点DDNA连接酶可连接处断裂的化学键 反馈1 如图所示，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下述变化。则X酶是ADNA连接酶 BRNA聚合酶 CDNA聚合酶 D限制酶反馈2 限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是一GGATCC一，限制性核酸内切酶的识别序列和切点是一GATC一。在质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。 （1）请画出质粒被限制性核酸内切酶I切割后所形成的黏性末端。_。 （2）
13、请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶切割后所形成的黏性末端。_。（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接?为什么?_。（4）基因工程中，如果要把相应的黏性末端连起来，要用_酶。题型2 考查基因工程操作的具体过程反馈3 天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题： （1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_，用_将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子_，以完成工程菌的构建。 （2）若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是_；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用_
