1、專題10 基因工程【教法指引】遺傳工程在內容上和必修 2教材中的基因工程相似，但是必修2中的基因工程主要側重于基本原理的闡述，而本專題主要側重于基因工程基本技術及應用前景的介紹，4個考點中有2個要求為n,是選修 3中的一重要命題領域?？v觀近幾年高考中，命題主要集中在基因工程的原理、技術和應用 ”，賦分比重較大。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔朧。【專題要點】本專題的重點就是基因工程的原理、技術及其應用，這是高考的重點、熱點，也是我們復習的重點。本專題的知識可歸納如下：聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測樅。一、基因工程的概念1基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以

2、新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重組技術。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭驟東2理論基礎DNA是遺傳物質的證明DNA雙螺旋結構和中心法則的確立 遺傳密碼的破譯3技術支持 基因轉移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)現(xiàn)DNA合成和測序技術的發(fā)現(xiàn)DNA體外重組的實現(xiàn) 重組DNA表達實驗的成功 第一例轉基因動物的問世PCR技術的發(fā)明、基因工程的基本工具1. 分子手術刀”一-'艮制性核酸內切酶(限制酶)(1) 來源：主要是從微生物中 分離純化出來的(2) 功能：能夠識別雙鏈 DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位

3、 的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒鈀。(3)結果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式即黏性末端和平末端。TTCA AGAATTCGCCC! GGC 傕eg GGCiWCCCC £；GGCGC ere切割D.A分子時嚴牛的網(wǎng)種不訶木端衞氓表浪聃的切削位貳2. 分子縫合針” 一-NA連接酶(1)兩種DNA連接酶(EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較： 相同點：都縫合磷酸二酯鍵。 區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于 T4噬菌體，只能將雙鏈 DNA片段互補的黏性末端之間的 磷酸二酯鍵連接起來； 而T4DNA連接酶能縫合兩種末

4、端， 但連接平末端的之間的效率較低。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾膚。與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個 DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍雜。iG TTr右fF節(jié)一廠二一】G ;-1IDNA連接彌的連接作用示意圖3. 分子運輸車”一-體（1）載體具備的條件：能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存； 具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入； 具有標記基因，供重組 DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質粒，它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有 自我復制能力的環(huán)狀 DNA分

5、子。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩龔。（3）其它載體：噬菌體、動植物病毒三、基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因2目的基因的獲取方法：廣從供體細胞直接提取一一主要是原核生生物基因從基因文庫中獲取彳利用mRNA反轉錄形成利用PCR擴增技術視取目的基因的途住A從供休堀胞的DhR中 倉接分離葛因 方法；鳥槍法人工合成基曲（真核細胞）反轉錄法扌疇出囁歸序合成DNA反轉錄法的過程:人工化學法合成根齬己斯氮基嚴序列合如£的 輩白匱的甄基靈序列許爹D冊片段導入巨旳基醫(yī)的詼雙鏈DNA （即日的基因）J推虺推測結構基因山按昔臓序誨m3"塔 產(chǎn)生特定性狀目

6、的基©3PCR技術擴增目的基因（1）原理：DNA復制（2）過程：加熱至 9095 C DNA解鏈宀冷卻到5560 C，弓|物結合到互補 DNA鏈宀加熱煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊鈞至7075C,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。冷牛連昭亠嗣£ 引件請合劭3lONA*5dOP d-VV dWTP cTITP這嚨定D編A J3*熱至珂亠冷£第二步：基因表達載體的構建1. 構成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因體斥朮艮(1 )啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶 識別和結合的部位，能啟動基因轉錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質。鵝婭

7、盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰聾。(2) 終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的尾端，終止基因的轉錄。(3) 標記基因：一段特殊的基因序列，主要是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來，常用的標記基因是抗生素基因。 籟叢媽羥為贍債蟶練淨櫧撻曉。2. 構建：以質粒作載體為例"同一種限制酶切割<AS個切口兩個切口商個黏性末端獲得目的基因DNA連接重組質粒（重組DNA分子）第三步：將目的基因導入受體細胞i轉化：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2常用的轉化方法：受體細胞不同導入方法有所不同（植物細胞：最常用的是農(nóng)桿菌轉化法

8、，其次還有基因槍法和花粉管通道法等，受體細胞可以是植物體細胞動物細胞：最常用的是顯微注射技術，受體細胞多是受精卵微生物細胞：先用 Ca2+處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞，再將重組表達載體DNA分子溶訐緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉化過程，受體細胞多為大腸桿菌預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥齙。第四步：目的基因的檢測和表達聲測轉基因生物的染色體 DNA上是否插入了目的基因 一一DNA分子雜交檢測目的基因是否轉錄出了mRNA 用標記的目的基因作探針與mRNA雜交J檢測目的基因是否翻譯成蛋白質 一一從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原一抗體雜交.有時還需

9、進行個體生物學水平的鑒定，如轉基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。特別提醒：在基因工程操作步驟中， 只有第三步將目的基因導入受體細胞不需要堿基互補配對，其余三個步驟都涉及堿基互補配對。滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦鋇絨鈔。四、基因工程的應用1植物基因工程的應用植物基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）以及改良農(nóng)作物的品質和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵羆。提高抗逆性 常用抗蟲基因：用于抗蟲（殺蟲）的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏無。 常用抗病基因：抗病毒基因 病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因抗真菌基因 幾丁質酶基因和抗毒素合成基因 其他