选修3
专题1 基因工程
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
【高考新动向】
1、基因工程的诞生
2、基因工程的原理及技术
【考纲全景透析】
一、基因工程的工具
1、基因工程的概念：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。
2、DNA重组技术的基本工具
（1）限制酶——分子手术刀
全称：限制性核酸内切酶
主要从原核生物中分离纯化出来
特点：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。[ ]
结果：产生黏性末端或平末端
（2）DNA连接酶——分子缝合针
类型：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶
作用：连接双链DNA片段，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二脂键。
（3）载体——分子运载体
种类：通常利用质粒作为载体，另外还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等
质粒：化学本质：小型环状DNA分子
特点：能自我复制
有一个至多个限制酶切割位点
有特殊的标记基因
二、基因工程的基本操作程序
1、目的基因的获取途径
（1）目的基因： 编码蛋白质的结构基因 。
（2）获取目的基因的方法：[高考资源网 ]
从基因文库中获取
利用PCR技术扩增目的基因
通过DNA合成仪人工合成
（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。
2、基因表达载体的构建
是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。
（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（如抗生素基因）
①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。
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。
3、将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
农杆菌转化法
显微注射技术
Ca2＋处理法
受体细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化过程
将目的基因插入Ti质粒的
T—DNA上→农杆菌→导入
植物细胞→整合到受体细胞
的DNA→表达
将含有目的基因的表达载
体提纯→取卵（受精卵）
→显微注射→受精卵发育
→获得具有新性状的动物
Ca2＋处理细胞→微生物细
胞壁的通透性增加→重组
质粒与感受态细胞混合→
感受态细胞吸收DNA分子
4、目的基因的检测与鉴定
（1）利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无
（2）利用分子杂交技术检测目的基因的转录
（3）利用抗原—抗体杂交检测目的基因的翻译
（4）利用个体生物学水平的检测鉴定重组性状的表达
【热点难点全析】
一、基因工程的工具
1、与DNA有关的酶
（1）四种酶的比较
(2)限制酶和DNA连接酶之间的关系图示
2.载体
(1)作为载体的条件
①能在宿主细胞中稳定保存并大量复制。
②有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接。
③具有特殊的标记基因，便于筛选。
(2)种类
①质粒：一种裸露的、结构简单、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。
②λ噬菌体的衍生物。
③动植物病毒。
(3)作用
①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内；
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
二、基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取[ ]
(1)直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或cDNA文库中获取。
(2)人工合成目的基因
①如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
②以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。
2.基因表达载体的构建
(1)基因表达载体各个组成的作用
①启动子：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，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，能使转录在所需要的地方停下来。
③标记基因：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，如抗生素抗性基因。[高考资源网]
(2)基因表达载体的构建步骤
3、将目的基因导入受体细胞
受体细胞：细菌
↓氯化钙
细胞壁的通透性增大
↓
重组质粒进入受体细胞[高考资源网 ]
↓
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
4、目的基因的检测与鉴定
(1)分子水平检测
①导入检测：DNA分子杂交技术，用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针。
②转录检测：分子杂交法，用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
③翻译检测：抗原─抗体杂交法。
(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。
【点此下载】