12月31日：基因工程学案69 (河北省衡水市枣强中学2019-2020年上学期高三生物一轮复习用)

高三年级生物导学案
使用日期：2019年 12月 31 日编号：69
一、基因工程的概念
基因工程是指，进行严格的设计，通过，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合新的生物类型和生物产品。

基因工程是在DNA 上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

操作水平：原理：
与杂交育种相比优点：1.
与诱变育种相比优点2.
基因拼接成功的基础：
外源基因在受体细胞中成功表达的基础：
二、基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——
（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：
，因此具有。

（3）作用的化学键：切割
（4）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：。

（5）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

2.“分子缝合针”——
（1）作用：，形成重组
根据酶的来源不同，可以将DNA连接酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，
称为；另一类是从T4噬菌体中分离出来，称为。

E﹒coli DNA连接酶连接，T4 DNA连接酶连接，
但连接的效率低。

（2）连接的化学键：
3.“分子运输车”——运载体
（1）载体具备的条件：①
②
③
4
（2）最常用的载体是 ,它是一种。

（3）其它载体：
（4）在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在
三、基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：
（一）目的基因的获取：
1．目的基因：主要是指
基因可以从，也可以。

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，导入中，各个受
体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

基因组文库：含有一种生物的基因
②种类
部分基因文库如cDNA文库：含有一种生物的基因
组编人审核人
③怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因：
根据基因的序列、基因的、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。

④课本10页生物技术资料卡，表格必须背过
（2）利用PCR技术扩增目的基因。

①PCR：中文名称，是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。

PCR利用了的原理。

②条件：要有一段已知目的基因的序列。

③过程：目的基因DNA受热形成，引物与结合，然后在______的作用下进行延伸形成DNA。

图1---8中三组温度分别是：DNA解链的温度，
冷却到度，加热到度Taq酶从引物起始进行互补链的合成
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，可以通过用化学方法直接人工合成。

（二）基因表达载体的构建
（1）表达载体的组成：目的基因+++标记基因等。

（2）启动子：位于基因的，它是结合
的部位，驱动基因转录产生mRNA，最终获得所需的蛋白质。

（3）终止子：位于基因的，终止。

（4）表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____和发挥作用。

（5）标记基因的作用：
（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
1、转化：。

2、方法1．将目的基因导入植物细胞
（1）农杆菌转化法（将目的基因导入植物细胞采用最多的方法）
①农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；
当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的化合物;Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合。

②转化：目的基因插入农杆菌→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）
3．将目的基因导入动物细胞(受体细胞一般为)
（1）方法：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____性动物的__________________内发育→新性状动物。

4．将目的基因导入微生物细胞
（1）原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。

（2）转化：处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→
_________促进细胞吸收DNA分子。

（四）、目的基因的检测和表达
1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，这是的关键方法是采用。

探针是：
2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用。

3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用。

4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。

如生物抗虫或抗病的鉴定等。

基因工程四步骤中，哪一步没有涉及到碱基互补配对原则
−
−→
−进入
四、基因工程的应用
1.培育抗虫转基因植物的优点：减少环境污染、降低生产成本
2具有杀虫的基因主要是
BT毒蛋白基因的来源
3.抗病转基因植物采用的基因种类
抗真菌转基因植物可使用的基因有和
4.盐碱、干旱对农作物的危害与有关
5.提高农作物必需氨基酸的方法
6.如何提高动物的生长速度
7.乳腺生物反应器的优点？
8、（必考）乳腺生物反应器：哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”的具体过程
乳腺生物反应器：受性别（雌性）和年龄（哺乳期）的限制，优点：可以不用提取就服用，膀胱生物反应器提取后服用，但是不受性别和年龄的限制
8.器官移植如何解决免疫排斥？
9. 基因治疗的概念？
基因治疗的原理
基因治疗的种类和，
用于基因治疗的基因的种类、、
五、蛋白质工程崛起的缘由
1、引发蛋白质工程崛起的新问题：
基因工程在原则上只能生产，天然蛋白质的却不能完全满足人类生产和生活的需要。

2、现有蛋白质不能满足人类需要的几个典型例子（1）干扰素的体外保存（干扰素是22页小字）
①具体问题：
②解决的措施：
（2）富含赖氨酸的玉米新品种培育
①具体问题：
②解决的措施：
六、蛋白质工程的基本原理
蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。

由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过基因来完成。

天然蛋白质的合成过程是按照进行的。

1、蛋白质工程基本途径（必背）
2、蛋白质工程概念
蛋白质工程是指以作为基础，通过，对现有蛋白质
或，以满足人类的的需求。

原理：基因修饰或基因合成
目的：蛋白质
蛋白质工程最终还必须通过基因来完成的原因：改造基因易于操作，且改造后能够稳定遗传
3.蛋白质工程的进展和前景
1.前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子原件，具有、和
的特点，因此有极为广阔的发展前景。

2.面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。