高中生物：1.1基因工程概述江苏学案苏教版选修

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1、第1节基因工程概述【学习目标】1、说出基因工程的概念（A）2、简述基因工程的诞生历程（A）3、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用（A）4、简述基因工程基本操作程序的四个步骤（B）【基础梳理】一、基因工程的概念是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类所需的基因产物的技术。（1）操作环境：生物体外（2）操作对象：基因（3）操作水平：DNA分子水平（4）基本过程：剪切→拼接→导入→表达（5）结果：人类需要的基因产物二、基因工

2、程的工具及作用（一）限制性核酸内切酶（简称限制酶）“分子手术刀”1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。2、作用：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、特点:具有专一性，表现在两个方面：①识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列。②切割特定序列中的特定位点。4、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。例1、下列有关基因工程中限制内切酶的描述，错误的是（）A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限

3、制性内切酶的活性受温度的影响C．限制性内切酶能别和切割RNAD．限制性内切酶可从原核生物中提取（二）DNA连接酶“分子针线”1、分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类2、作用：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。【疑难解析】1、两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：用心爱心专心（1）相同点：都缝合磷酸二酯键（2）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；T4DNA连接酶来源于T4噬菌体能缝合两种末端，但连接

4、平末端之间的效率较低。2、DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA双链单链模板不要模板要模板连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质(三)载体“分子运输车”1、载体的作用：载体是基因运输工具，在基因操作过程中，使用载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。2、载体必须具备三个条件：（1）能在受体细胞中复制并稳定保存。（2）具有一至多个限制酶切

5、割位点，供外源DNA片段插入。（3）具有某些标记基因，以便进行筛选。3、载体的种类：质粒、噬菌体和动、植物病毒等。最早应用最常应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。三、基因工程的基本过程(一)获得目的基因（目的基因的获取）1、获取方法主要有两种：（1）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。（2）用人工的方法合成。★获得原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

6、）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90～95℃DNA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。用心爱心专心（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

7、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：（1）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）。（2）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是受精卵。（3）将目的基因导入微生物细胞：Ca2＋处理法。例2、

8、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括和。（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是和。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或，后者的形状成。（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常需要进行操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛