高三生物基因工程的基本内容知识精讲 人教版

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1、高三生物基因工程的基本内容知识精讲一.本周教学内容：基因工程的基本内容二.学习内容：本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。了解基因工程对现代社会的贡献及基因工程应用的发展。三.学习重点：1.基因工程的概念2.基因工程的操作工具3.运载体的基本条件4.基因工程的基本操作步骤5.基因工程的应用和发展四.学习难点：1.基因工程工具：限制酶、运载体

2、2.运载体的基本要求3.基因工程的操作步骤4.如何检测基因操作5.基因工程应用的两面性五.学习过程：（一）概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，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。概念要点：1.在DNA分子水平上进行设计操作的2.在生物体外实现的基因改造3.对受体细胞进行无性繁殖4.重组基因最终表达获得性状（二）基因操作的工具1.抗虫棉的培育：将抗虫的基因从某种生物（如苏云金

3、芽孢杆菌）中提取出来，“插入”到棉花的细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中发挥作用。2.技术要点首先：从苏云金芽孢杆菌的一个DNA分子上辨别出所需要的基因，并且把它切割下来其次：将切割下来的抗虫基因与棉的DNA“缝合”起来A.基因的剪刀——限制性内切酶全称：DNA限制性内切酶（以下简称限制酶）。来源：主要来自于微生物中（目前已经发现了200多种限制酶）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子例如：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间切开。补充知识：1.限制性内

4、切酶可以水解侵入细菌的外源性DNA分子，保护细菌自身2.每种限制性内切酶能识别DNA中4—6个核苷酸的特殊序列3.细菌自身相同序列被修饰（甲基化）而不被水解4.限制酶能产生交错切口，形成粘性末端B.基因的针线——DNA连接酶黏性末端：被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。DNA连接酶：两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端通过互补的碱基黏合起来，DNA连接酶在断口处把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来——形成共价键C.基因的运输工具——运载

5、体作用：要将一个外源基因，送入受体细胞。条件：①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存进行复制、表达②具有多个限制酶切点以便与外源基因连接③具有某些标记基因便于进行筛选常用运载体：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，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。特点：①含有抗性基因：大肠杆菌质粒中常含抗药基因，如：抗四环素的标记基因②基因组很小：细菌质粒的大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一③质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒

6、的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。④质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。来源：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。（土壤农杆菌很容易感染植物细胞，使细胞生有瘤状物。培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。）六.基因操作的基本步骤（一）取目的基因目的基因:是人们所需要的特定基因苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因种子的贮藏蛋白的基因人的胰岛素基因、干扰素基因等主要途径：①从供体细胞的DNA中直接分离基因②人工合成基因。1.直接分离基因:最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。

7、具体操作：供体细胞中的DNA切成许多片段重组DNA受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA片段分离出来优点：操作简便缺点：①工作量大，具有一定的盲目性②真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达主要应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。2.人工合成基因：（1）逆转录法以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。目的基因mRNA单链DNA双链DNA（目的基因序列）（2）化学合成法根据已知的蛋白

8、质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因蛋白质氨基酸序列mRNA序列DNA序列目的基因优点：目的性强，比较容易获得真核基因序列缺点：操作技术性