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高中生物选修三专题 1 基因工程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。(一)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1 )来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(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磷酸二酯键断开,因此具有专一性。(3 )结果:经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式: 黏性末端和平末端。 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区别: DNA 连接酶来源于 T 4 噬菌体,只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T 4 DNA 连接酶能缝合两种末端, 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) 与 DNA 分子相关的酶限制酶 DNA 连接酶 DNA 聚合酶解旋酶作用底物 DNA 分子 DNA 分子片段脱氧核苷酸 DNA 分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成粘性末端或平末端形成重组 DNA 分子形成新的 DNA 分子形成单链 DNA 分子 3.“分子运输车”——载体(1 )载体具备的条件: ①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA 片段插入。③具有标记基因,供重组 DNA 的鉴定和选择。(2 )最常用的载体是? ?质粒, 它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外, 并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。(3 )其它载体: 噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步: 目的基因的获取从基因文库中获取 1、获取目的基因的方法鸟枪法人工合成 2. 目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因。 3. 原核基因采取直接分离获得, 真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 4 .PCR 技术扩增目的基因(1 )原理: DNA 双链复制(2) 过程: 第一步: 加热至 90~ 95℃ DNA 解链; 第二步: 冷却到 55~ 60℃, 引物结合到互补 DNA 链; 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。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: 目的基因+ 启动子+ 终止子+ 标记基因(1 )启动子:是一段有特殊结构的 DNA 片段,位于基因的首端,是 RNA 聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出 mRNA ,最终获得所需的蛋白质。(2 )终止子:也是一段有特殊结构的 DNA 片段,位于基因的尾端。(3) 标记基因的作用: 是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因, 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基因。 3、目的基因与运载体结合( 以质粒为运载体) 第三步: 将目的基因导入受体细胞_ 1. 将目的基因导入受体细胞受体细胞:细菌↓氯化钙细胞壁的通透性增大↓重组质粒进入受体细胞↓目的基因随受体细胞的繁殖而复制 2. 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