基因工程导学案.doc

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1、专题五遗传的分子基础时间2018-2-24第二部分基因工程一、考纲要求：1、基因工程的诞生（Ⅰ）2、基因工程的原理及技术（含PCR技术）（Ⅱ）3、基因工程的应用（Ⅱ）4、蛋白质工程（Ⅰ）二、知识网络：三、课本填空：【基因工程的概念】基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。基因工程的原理是（一）基因工程的基本工具：限制酶、DNA连接酶、载体1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简

2、称为限制酶）（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。（真核生物中也有，如：酵母菌）（2）功能：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断开，因此具有专一性。大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，少数也有4、5、8个组成。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（DNA连接酶和DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。②不同点：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的末端之间的磷酸二酯键连接起

3、来；而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。3.“分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。②具有一至多个，供外源DNA片段插入。③具有，供重组DNA的鉴定和选择。（注意：标记基因不一定都是抗性基因）（2）最常用的载体是,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具

4、有自我复制能力的双链状DNA分子。（天然质粒常需进行人工改造）（3）其它载体：、(二)基因工程的基本操作程序：基因工程的操作程序主要包括四个步骤：、、、第一步：目的基因的获取1.目的基因主要是指：编码的结构基因。也可以是一些具有。2.目的基因可以从已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。原核基因常采取直接分离获得，真核基因常采用人工合成。3.目前常用的获取目的基因的方法有以下几种：⑴从基因文库中获取目的基因：基因文库分为文库（含一种生物的所有基因）和文库（含一种生物的一部分基因，如：cDNA文库）⑵PCR技术扩增目的基因①原理：②过程：第一步：

5、加热至90～95℃DNA解链；（高温变性）第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；（低温退火）第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。（室温延伸）⑶此外，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用方法直接人工合成。第二步：基因表达载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2.组成：五部分（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一

6、段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。使转录在所需要的地方停止下来。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素抗性基因。第三步：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：⑴将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是，其次还有和等。总结：农杆菌转化法中常考点：①农杆菌在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力，如：不能感染玉米、小麦、水稻等单子叶植物。②当植物体受到损伤时，伤口处的

7、细胞分泌，吸引土壤农杆菌。③农杆菌中的Ti质粒上可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上，因此通过转化作用，目的基因就可以进入植物细胞，并整合到染色体DNA上。⑵将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是。此方法的受体细胞多是。⑶将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖、多为单细胞、遗传物质相对，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用处理细胞，使其成为细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成过程。第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测转基因生物的

8、染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用技