034第六章第15节基因工程及其应用

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1、第15节基因工程及其应用命制：韩朋浩审核：王少卿考纲定位：1、掌握基因工程的概念、原理及应用。2、掌握基因工程的一般步骤。一、基因工程的概念1、概念：又称基因拼接技术,或重组DNA技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境体外操作对象DNA分子操作水平分子水平基本过程剪切〜拼接〜导入〜表达2、原理：基因重组。3、能实现重组的原因：不同生物的DNA分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。重组后能表达原因：所有生物共用一套遗传密码。4、目的

2、：定向改造生物的遗传性状。5、优点：基因工程（和植物体细胞杂交都）克服了远缘杂交不亲和的障碍。二、基因工程的操作工具1、基因的“剪刀”一一限制性内切酶（简称限制酶）（1）本质：蛋白质。（2）来源：原核生物（主要）（3）作用：能识别特定核昔酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。（切割磷酸二酯键）只能识别并切割DNA不能切割RNA.（4）特点:专一性。一种限制酶只能识别一种特定核昔酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。如：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。CTTAA：COAATTC：CTTAA_O（5）结果：产生黏性末端或平末端。注意：同一种限制

3、酶切割产生相同的粘性末端，但是产生相同粘性末端并不一定是通一种限制酶切割产生。02、基因的“针线”一一DNA连接酶(1)本质：蛋白质。(2)种类：E.coliDNA连接酶(只能连接互补的黏性末端)T4DNA连接酶(能连接黏性末端和平末端)(3)作用：形成磷酸二酯键，连接互补的黏性末端，即将目的基因与运载体“缝合”起来形成重组DNA分子。(4)注意：①通常要产生相同的黏性末端，要用同一种限制酶对目的基因和运载体进行切割。但是如果强调防止自身环化，则应选择不同的限制酶进行切割。②限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。只是一个切割，一个连接。都不作用于氢键(解旋酶或高温断裂)。(

4、5)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶DNA聚合酶相同点催化两个脱氧核昔酸之间形成磷酸二酯键模板不需要模板需要DNA的一条链为模板£作用对象同游离的DNA片段单个的脱氧核昔酸点作用结果形成完整的DNA分子形成DNA的一条链用途基因工程DNA复制(6)限制性核酸内切酶与DNA连接酶的比较①区别：作用应用限制性核酸内切酶使特定部位的磷酸一酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于基因表达载体的构建②两者的关系可表示为:GAATTCAttaa6GAATTC(4悝屁限個薛ADNAj^W①为磷酸二酯键②为氢键(3)(4)(5)国血叶I内软

5、停FH卷垂PM细L>NAcQZA_*:金————一-■■_-—■*r■・■■■―■■■■■■I应铸戾亠I科令皿憨A（7）小结：几种酶的作用部位限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶作用于①部位,DNA解旋酶作用于②部位。3、基因的“运输工具”一一运载体（1）种类：质粒、入噬菌体的衍生物、动植物病毒。（2）作用：将目的基因导入受体细胞中，使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达。质粒：主要存在于细菌、酵母菌等生物中。是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并且具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。▲真正用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。标记基因

6、：质粒上有一些特殊的基因，如抗四环素基因、抗氨节青霉素基因。▲作用：供重组DNA的鉴定和选择。条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定保存；②具有一个或多个限制酶切割位点以便与目的基因相连；③具有标记基因（抗生素抗性基因、荧光蛋白基因），便于进行筛选.便于检测目的基因是否导入受体细胞。三、基因工程的基本操作步骤：基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。1、目的基因的获取（1）目的基因：主要是指能编码蛋白质的基因。（2）获取目的基因的方法：①从基因文库中获取a.基因文库:将含有某种生物不同基因的许多DNA片断

7、，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。b.基因文库类型:J基因组文库:包含了某种生物所有的基因。丫部分基因文库：包含了某种生物部分基因。（如：cDNA文库）C.基因组文库和部分基因文库的比较文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的全部基因某种生物的部分基因物种间基因交流可以部分基因可以①PCR技术扩增目的基因a・概念：PCR全称为多聚酶链式反应，是一项在体外复制特定DNA片段的核