基因工程的基本工具和基本操作程序

复习模块：选修③专题一：基因工程
第1课时基因工程的基本工具和基本操作程序
【考纲要求】
1、基因工程的诞生（A）
2、基因工程的原理及技术（A）
【考点剖析】
考点1：基因工程诞生的理论基础
（1）基因工程的概念
按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过和等技术，赋予生物以新的，从而创造出更符合人们需要的新的。

由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。

（2）基因拼接的理论基础
①是生物的主要遗传物质。

②DNA的基本组成单位都是四种。

③双链DNA分子的空间结构都是规则的。

（3）外源基因在受体内表达的理论基础
①是控制生物性状的独立遗传单位。

②遗传信息的传递都遵循阐述的信息流动方向。

③生物界共用一套。

【例1】科学家们经过多年的努力,创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（）
A．定向提取生物体的DNA分子 B．定向地对DNA分子进行人工“接切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造 D．定向地改造生物的遗传性状
考点2：基因工程的操作工具
（1）“分子手术刀”——
①来源：主要是从生物中分离纯化出来。

②化学本质：
③作用：能够识别双链DNA分子的某些特定，并从特定部位切开两个核苷酸之间的。

④DNA末端的种类：被切割的DNA片段末端有和两种形式。

（2）“分子缝合针”——
①作用：将双链“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的。

分为和连接酶（来源于T4噬菌体，既能连接又能连接）。

『思考讨论』
1、DNA连接酶和DNA聚合酶的本质和作用部位是什么？二者作用过程有何不同？
2、限制酶和解旋酶作用部位有何不同？
（3）“分子运输车”——
①作用：通常利用作为载体，将送入细胞中。

②种类：、λ噬菌体的衍生物、等。

③质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链，它作为载体必须具备以下条件：
Ⅰ、能在宿主细胞内；
Ⅱ、有一个至多个，以便于外源基因连接；
Ⅲ、具有特殊的，供重组DNA的鉴定和筛选。

【例1】限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。

下图为四种限制酶BamH I，EcoR I，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。

箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？
A.BamH I和EcoR I；末端互补序列—AATT—
B.BamH I和HindⅢ；末端互补序列—GATC—C．EcoR I和HindⅢ；末端互补序列—AATT— D.BamH I和Bgl II；末端互补序列—GATC—【例2】现有一长度为1000碱基对(bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，用Kpn1单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。

该DNA分子的酶切图谱正确的是（）
【例3】下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是（）
A．a通常存在于细菌体内，目前尚未发现真核生物体内有类似的结构
B．b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开
C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对
D．若要获得真核生物的d，可采用人工合成方法
考点3：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：→
→→。

（1）目的基因的获取
①目的基因：指编码蛋白质的。

②获取方法：Ⅰ.从中获取；Ⅱ.利用技术扩增；Ⅲ.利用化学方法人工合成。

③获取依据：根据基因的序列、基因的功能、基因在上的位置、基因的转录产物及基因翻译产物等特性来获取目的基因。

④PCR技术依据的原理是，所需的条件有。

（2）基因表达载体的构建——基因工程的核心
①组成：目的基因、、终止子、等。

②标记基因的作用是，
（3）将目的基因导入受体细胞
①转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持。

②方法
Ⅰ.导入植物细胞的方法:常用 ,此外还有法和法等。

过程:目的基因插入→农杆菌→导入植物细胞→维持稳定和表达
Ⅱ．导入动物细胞的方法:
过程: 目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→新性状动物
Ⅲ．导入微生物细胞的方法:
过程: 细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
③用原核生物作为受体细胞的理由是。

④Ca2+处理细胞的作用是。

（4）目的基因的检测与鉴定
①方法：采用技术（即将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有的DNA片段上用等作标记，以次为探针，与基因组DNA杂交）、抗原-抗体杂交技术。

②分子水平检测：
Ⅰ.检测转基因生物的上是否插入了目的基因。

Ⅱ.检测目的基因是否转录出了。

Ⅲ.检测目的基因是否翻译成。

③个体生物学水平鉴定：如。

【例1】人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人的胰岛素，这一过程涉及（）（多选）A．用适当的酶对胰岛素基因和运载体进行切割并连接
B．把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增
C．检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表达出性状
D．筛选出能产生胰岛素的工程菌
【例2】质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。

某细菌质粒上的标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。

外源基因插入的位置不同，
细菌在培养基上生长情况也不同，右图示外源基因在质粒中可插入的位置有a 、b 、c 点。

某同学 根据实验现象对其插入的位点进行分析，其中分析正确的是（ ）
【例3】荧火虫能发光是荧火虫体内通过荧光素酶催化系列反应所产生的现象。

如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。

一直以来荧光素酶的惟一来源是从荧火虫腹部提取的。

但加利福利亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。

请你根据已有的知识回答下列有关问题：
（1）在此转基因工程中，目的基因是 ，具体操作过程中下列所示的黏性末端是由_____种限制性内切酶作用产生的。

（2）在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括 和 。

（3）（多选）将此目的基因导入到大肠杆菌体内需要运载体的帮助。

下列所列各项是选取运载体的时候必须考虑的是 （ ）
A ．能够在宿主细胞内复制并稳定保存
B ．具有特定的限制酶切点
C ．具有与目的基因相同的碱基片断
D ．具有某些标记基因
（4）（多选）本实验中将目的基因导入大肠杆菌的运载体可以是（ ）
A ．质粒
B ．动物病毒
C ．噬菌体
D ．植物病毒
（5）在此转基因工程中，将体外重组体DNA 导入大肠杆菌体内并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为 。

最常用的方法是首先用 处理大肠杆菌，目的是 。

（6）目的基因导入受体细胞后，用 技术来检测目的。

而是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定还可以通过 杂交来判断。

实验现象 实验推论 在含青霉素培养基上生长情况 在含四环素培养基上生长情况 目的基因插入的位置 A 能生长 能生长
a B 不能生长 能生长
b C 能生长 不能生长
C D 不能生长 不能生长
C。