选修3 基因工程(4节全)概念讲义.docx

生物·选修3 专题一：基因工程第1节 DNA重组技术的基本工具【知识点一：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，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而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DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。注意：对本概念应从以下几个方面理解：操作环境操作对象操作水平结果基本过程剪切——拼接——导入——表达【知识点二：基因工程的基本工具】1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。（2）作用（功能）：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。（具有专一性）（3）切割方式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。2.DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用部位：互补的末端的磷酸二酯键（2）DNA连接酶的种类：E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。类型来源作用与不同E·coliDNA连接酶大肠杆菌只能连接双链DNA片段互补的黏性末端T4DNA连接酶T4噬菌体既连接黏性末端又能连接平末端（平末端效率低）3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（载体）（1）种类：质粒、噬菌体、动植物病毒①（最常用）质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的双链环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。（2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。（3）作为运载体必须具备的条件：①能够在受体细胞中保存下来并大量自我复制，或者能够整合到受体细胞染色体DNA上伴随染色体DNA的复制 而同步复制 ，以便②有一个或者多个限制性内切酶切点，以便 ③有一定的标记基因，便于。 ④另外载体分子的大小要合适，也必须是安全的，不会对受体细胞有害。注意：比较有关的DNA酶（1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基（2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条单链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接聚合成DNA长链。（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。基因工程的基本操作程序【知识点一：基因工程的基本操作步骤】基因工程基本操作四步：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。【第一步：目的基因的获取】1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。2．目的基因的获取方法：从基因文库中获取、利用PCR提取目的基因、人工合成法详细解释以上内容：基因文库：基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。基因组文库：含有一种生物的所有基因。部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。利用PCR技术扩增目的基因PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 （必须已知）原理：DNA双链复制特点：指数形式扩增原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；过程：热变性（90-95）、退火（55-60）、延伸（70-75）第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，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】（基因工程的核心—体外进行）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 详细解释以上内容：启动子：是一段有特殊结构的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。 终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。 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】转化：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① 导入植物细胞：常用农杆菌转化法，其次基因枪法、还有花粉管通道法。②导入动物细胞：最常用显微注射技术，动物的受体细胞一