问题导学--选修3（答案）

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1、选修3《现代生物科技专题》专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具1.基因工程又叫DNA重组技术，原理是基因重组。优点是可以打破物种界限，定向改造生物的性状。2.不同生物的DNA能拼接的原因是DNA都是双螺旋结构、都由四种脱氧核苷酸组成。转基因能在受体细胞中表达是因为地球上的所有生物几乎共用同一套遗传密码子。3.“分子手术刀”是指限制性核酸内切酶，简称限制酶。在基因工程中用于切割目的基因和运载体。该酶主要从原核生物中获得。作用部位是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。该酶识别的序列长度是4、5、6、8个核苷酸，切割

2、的结果是产生平末端或黏性末端。4.“分子缝合针”是指DNA连接酶，作用是连接双链DNA片段。可以分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类，前者只能连接黏性末端，后者能连接黏性末端和平末端。作用部位是磷酸二酯键。DNA聚合酶的作用是将脱氧核苷酸聚合成DNA长链。5.“分子运输车”是指运载体，常用的运载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外的，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。作为载体的质粒应该具备的条件：①能在受体细胞中自我复制，稳定保

3、存；②有一个或多个限制酶切点，便于插入目的基因；③具有某些标记基因，便于筛选；④必须是安全的，不会对受体细胞有害。1.2基因工程的基本操作程序1.基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：①获取目的基因；②构建表达载体（核心）；③导入受体细胞；④目的基因检测与鉴定。2.目的基因主要是编码蛋白质的基因，如，与生物抗逆性相关的基因、与优良品质相关的基因。获得方法有：①从基因文库中获取目的基因；②利用PCR技术扩增目的基因；③用化学方法直接人工合成。3.将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各

4、个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。若包含了一种生物的所有基因，这种基因文库叫做基因组文库；若只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如cDNA文库。可以根据目的基因的有关信息，如基因的核苷酸序列、基因的功能等特性从基因文库中获取目的基因。（基因库是一个种群中所有个体所含有的全部基因）。4.PCR的中文名称是多聚酶链式反应，原理是DNA复制。应用的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。需要的条件：热稳定DNA聚合酶（Taq酶）、模板、4种脱氧核苷酸

5、、2种引物。大致过程经过变性→复性→延伸3个步骤。扩增的结果是目的基因呈指数形式扩增（约为2n，其中n为扩增循环次数）。5.基因比较小，核苷酸序列已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。6.一个完整的基因表达载体应该包括启动子、终止子、目的基因和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。终止子也是一段有特殊结构的DNA片段，使转录在所需要的地方停下来。标记基因的作用是便于重组载体的鉴定和选择。（起始密码子是指mRNA上的3个碱基，作为翻译的

6、起点；终止密码子是翻译的终点）7.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客中，称为转化。转化植物细胞常用的方法：①农杆菌转化法：适用于双子叶植物、裸子植物和少数单子叶植物，比较经济有效。②基因枪法：适用于单子叶植物，但成本较高。③花粉管通道法：适用于被子植物，比较简便经济。8.转化动物细胞一般用显微注射法，常用受精卵作为受体细胞。9.转化微生物细胞一般受用感受态法：用Ca2+（一般用CaCl2溶液）处理微生物，使细胞处于一种能吸收周围环境中的DNA分子的生理状态。选用大肠杆菌作为受体是因为其

7、繁殖快、为单细胞、遗传物质相对较少。10.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。检测方法是DNA分子杂交，通常选用单链的DNA作为探针。检测目的基因是否转录出mRNA的方法是DNA-RNA分子杂交。检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是抗原-抗体杂交。11.除了分子水平的检测，有时还要进行个体水平的检测，例如，转基因抗虫棉还需要做抗虫实验。1.3基因工程的应用1.植物基因工程的应用实例有：①抗虫；②抗病；③抗逆；④改良品质。2.动物基因工程的应用实例有：①提高生长速度；②

8、改良品质；③生产药物；④作器官供体。3.基因工程获得的药物有：胰岛素、白细胞介素、干扰素、乙肝疫苗等。（干扰素是白细胞产生的一种糖蛋白）。4.基因治疗是把正常人的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。分为两类：①体外基因治疗：在体外完成转基因再输入患者体内；②体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因。1.4蛋白质工程的崛起