专题一基因工程.doc

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1、专题1基因工程1．1DNA重组技术的基本工具1、基因工程的原理：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，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。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。（2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。（3）由于这种切割作用是在DNA

2、分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。（4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即黏性末端和平末端。3、DNA连接酶——“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为DNA连接酶。DNA连接酶只能将黏性末端连接起来，不能在双链DNA片段平末端之间进行；另一类是从T4噬菌体分离出来的，称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。4、基因进入受体细胞的载体——“分

3、子运输车”（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。（2）现在通常使用的载体是质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以自我复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。（4）其他载体还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。（5）作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，至少具有一个限制酶切点，以便与外源基因连

4、接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。1．2基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取：1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的基因。2．获取目的基因的方法(1)从基因文库中获取目的基因①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导人受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。②种类基因组文库：含有一种生物的全部基因cDNA文库：含有一种生物的部分基因③目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的核苷酸序列、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因的表达产物蛋白

5、质等特性获取目的基因。(2)利用PCR技术扩增目的基因。①PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。②条件：已知目的基因的核苷酸序列。③过程：目的基因DNA受热形成DNA单链，与引物结合，然后在热稳定DNA聚合酶（Taq酶）___的作用下进行延伸形成DNA。④方式：指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。二、基因表达载体的构建1．表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因等。2．启动子：位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。3．终止子

6、：位于基因的尾端，终止转录。4．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；使目的基因表达____和发挥作用。5．标记基因：鉴别受体细胞是否含有目的基因。6．不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。三、将目的基因导入受体细胞(一)转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(二)方法1．将目的基因导入植物细胞(1)农杆菌转化法①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物植物和裸子植物，对___单子叶________植物没有感染力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，

7、并整合到受体细胞的染色体上。②转化：目的基因插人Ti质粒的T-DNA农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(2)基因枪法基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。(3)花粉管通道法花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）2．将目的基因导入动物细胞(1)方法：显微注射技术。(2)操作程序：目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到__雌__性动物的__________输卵管

8、或子宫_______________内发育→新性状动物。3．将目的基因导人微生物细胞(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞