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1、生物苏教版选修三学案郭高宾整理第一章基因工程第一节基因工程概述一基因工程的概念操作操作操作基本过程结果环境对象水平生物基因分子剪切拼接导入表人类需要的基因产物体外水平达由于基因工程是在DNA分子 水平上进行操作, 因此又叫做 重组 DNA技术 。二基因工程的基本工具（一）“分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称 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。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 。（二）“分子针线”DNA 连接酶1分
2、类：根据酶的来源不同，可分为E coliDNA 连接酶和 T 4DNA连接酶两类2功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 。两种 DNA 连接酶 (E coliDNA 连接酶和 T 4DNA 连接酶 )的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键区别： E coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端 之间连接；T 4DNA 连接酶能缝合 两种末端 ，但连接平末端之间的效率较低。 DNA 连接酶与 DNA 聚合酶作用的比较DNA 连接酶DNA 聚合酶不连接的双链单链同点DNA模板不要 模板要模板连接的2个 DNA 片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单对象链 DNA 片段上相作用实形成 磷酸
3、二酯键同点质化学本蛋白质质(三 ) “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 限制酶切割位点 ，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. 基因工程常用的载体有：质粒 、 噬菌体和 动、植物病毒等。最早应用的载体是质粒 ，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状 DNA 分子。第1页共14页生物苏教版选修三学案郭高宾整理三基因工程的基本过程w.w.w.k.s.5.u.c.o.m( 一 )获得目的基因（目的基因的获取）1. 获取方法主要有两种：从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。用人工的方法合成。获得原
4、核细胞的目的基因可采取直接分离 ，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成 。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。2. 利用 PCR 技术扩增目的基因（ 1） PCR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）原理： DNA 双链复制（ 4）过程：第一步：加热至 90 95DNA 解链为单链 ；第二步：冷却到 55 60， 引物与两条单链 DNA 结合 ；第三步：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：指数形式扩增( 二 )制备重组 DNA分子（基因表达载体的构建）1重组 DNA 分子的
5、组成：除了目的基因外，还必须有标记基因 。标记基因的作用：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。2方法： 同种 限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶 把两者连接。(三 ) 转化受体细胞（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 介导转化技术（农杆菌 转化法），其次还有 基因枪介导转化技术（基因枪 法）和 花粉管通道 技术（ 花粉管通道 法）。 将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射 技术。此方法的受体细胞多
6、是受精卵 。 将目的基因导入微生物细胞：Ca处理法。(四 ) 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）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 分子杂交 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 分子杂交 技术。3. 最后检测目的基因是否 翻译成蛋白质 ，方法是采用 抗原抗体杂交 技术。4. 有时还需进行 个体生物学水平 的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。第二节基因工程的应用1运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。2基因工程的应用（
7、 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：提高动物生长速度来提高产品产量 、改善产品 品质 ，用转基因动物生产药物 ，用转基因动物作器官移植的供体 等。（ 3）基因诊断和基因治疗：第2页共14页生物苏教版选修三学案郭高宾整理基因诊断：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。基因治疗：指利用正常基因 置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例： ADA 基因缺陷症的基因治疗第三节蛋白质工程1蛋白质工程的实质：根据蛋白质的结构与功能 之间的关系，通过改造基因 ，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、
8、具有优良特性的蛋白质。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能测定蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸 序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3. 蛋白质工程的应用（ 1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。（ 2）合成嵌合抗体。（ 3）改变蛋白质的活性。蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过 改造基因 ，以定向改造天然将目的基因 从供体转移到受体细胞，蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋并在受体细胞中表达白质结果合成自然界 不存在 的蛋白质只能生产自然界已存在 的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代 基因工程第二章细胞工程第一节植物细胞工程【
9、基础梳理】一、植物组织培养1、植物细胞的全能性（ 1）生物细胞的全能性生物体细胞一般都是受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整个体的潜能。但在生物体上有时不能表现出其全能性，只能通过分化形成不同的组织、器官，这是在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。（ 2）植物细胞具有全能性的原因植物体的全部体细胞都是从受精卵经过有丝分裂产生的，具有发育成完整个体所必需的全套遗传物质。（ 3）细胞表现其全能性的条件离体、无菌、一定的营养条件、植物激素诱导、环境条件（脱分化避光，再分化需光）。（ 4）全能性的大小第3页共14页生物苏教版选修三学案郭高宾整理基因诊断：又称
10、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。基因治疗：指利用正常基因 置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例： ADA 基因缺陷症的基因治疗第三节蛋白质工程1蛋白质工程的实质：根据蛋白质的结构与功能 之间的关系，通过改造基因 ，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能测定蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸 序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3. 蛋白质工程的应用（ 1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。（ 2）合成嵌合抗体。（ 3）改变蛋白质的活性。蛋白质工程与基
11、因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过 改造基因 ，以定向改造天然将目的基因 从供体转移到受体细胞，蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋并在受体细胞中表达白质结果合成自然界 不存在 的蛋白质只能生产自然界已存在 的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代 基因工程第二章细胞工程第一节植物细胞工程【基础梳理】一、植物组织培养1、植物细胞的全能性（ 1）生物细胞的全能性生物体细胞一般都是受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整个体的潜能。但在生物体上有时不能表现出其全能性，只能通过分化形成不同的组织、器官，这是在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。（
12、 2）植物细胞具有全能性的原因植物体的全部体细胞都是从受精卵经过有丝分裂产生的，具有发育成完整个体所必需的全套遗传物质。（ 3）细胞表现其全能性的条件离体、无菌、一定的营养条件、植物激素诱导、环境条件（脱分化避光，再分化需光）。（ 4）全能性的大小第3页共14页生物苏教版选修三学案郭高宾整理基因诊断：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。基因治疗：指利用正常基因 置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例： ADA 基因缺陷症的基因治疗第三节蛋白质工程1蛋白质工程的实质：根据蛋白质的结构与功能 之间的关系，通过改造基因 ，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能测定蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸 序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3. 蛋白质工程的应用（ 1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。（ 2）合成嵌合抗体。（ 3）改变蛋白质的活性。蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过 改造基因 ，以定向改造天然将目的基因 从供体转移到受体细胞，蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋并在受体细胞中表达白质结果合
