第二节基因的结构 第三节基因工程简介知识精讲 人教版

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1、第二节基因的结构第三节基因工程简介知识精讲一.本周教学内容第二节基因的结构第三节基因工程简介二.学习重点1.原核细胞的基因结构。2.真核细胞的基因结构。3.基因工程的操作工具及过程。三.学习过程无论是核基因还是质基因，都能够储存、传递和表达遗传信息，也都可能发生突变，从而决定生物体的性状。基因的结构究竟是怎样的呢？（一）原核细胞的基因结构原核细胞的基因是由成百上千个核苷酸对组成的。组成基因的核苷酸序列可以分为不同的区段。在基因表达的过程中，不同区段所起的作用并不相同。1.编码区：能够转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成的区段。2.非编码区：不能转录为信使

2、RNA，也就是说不能编码蛋白质的区段。非编码区虽然不能编码蛋白质，但是对于遗传信息的表达是不可缺少的。在非编码区上，有调控遗传信息表达的核苷酸序列，主要包括启动子、终止子等。启动子：位于编码区上游紧靠着转录起点的位置。它的主要功能是引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合。RNA聚合酶才能准确地从转录起始点开始，沿着编码区正常地进行转录。终止子：位于编码区下游紧靠着转录终点的位置。它能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来。（二）真核细胞的基因结构真核细胞的基因也是由编码区和非编码区两部分组成的。1.编码区：是间隔的、不连续的。也就是说，能够编码蛋

3、白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。外显子：最终能够编码蛋白质的序列。内含子：不能够编码蛋白质的序列。内含子的功能可能对基因的转录具有某种调控作用，或是作为一种进化过程中的残存物而存在于DNA序列中。2.非编码区上：同样有具有调控作用的启动子和终止子，只是要相对复杂。（三）人类基因组计划（HGP，HumanGenomeProject）1.概念：人类基因组计划就是研究人类的基因组，即分析人类基因组的核苷酸序列。人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。其主要内容包括绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转录图。绘制这

4、四张图好比是建立一个“人体地图”，沿着地图中一个个路标，如“遗传标记”、“物理标记”等，可以一步步地找到每一个基因，搞清楚每一个基因的核苷酸序列。2.意义：人类基因组研究的理论与技术上的进展，对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义；对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义。同时，这一计划的实施，将推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效益。四.基因工程简介（一）基因工程的基本内容基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼

5、接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗地说，就是按照人们的主观意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。（二）基因操作的工具1.基因的剪刀——限制性内切酶：（1）特点：识别特定序列，切割特定的位点。（2）结果：暴露出粘性末端。限制酶主要存在于微生物中。目前已经发现了二百多种限制酶，它们的切点各不相同。2.基因的针线——DNA连接酶：（1）特点：连接相同粘性末端之间的酯键。（2）结果：连接不同来源的DNA分子。实

6、现DNA重组。3.基因的运输工具——运载体：（1）特点：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。（2）种类：经常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒：是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中，可以在宿主细胞内复制。大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。因为土壤农杆菌很容易感染植物细胞，所以科学家培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。（三）基因操作的基本步骤进行基因操作一般要经历四个基本步骤，也就是基因操作的“四步曲”。

7、1.提取目的基因：主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。（1）“鸟枪法”：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增)，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。用“鸟枪法”获取目的基因的缺点是工作量大，具有一定的盲目性。用于提取原核细胞的基因。（2）人工合成基因的方法：目前人工合成基

8、因的方法主要有两条途径。