专题1 基因工程一轮复习

PCR技术扩增与DNA复制的比较
相 原理 同 原料 点 条件
解旋 方式
PCR技术 DNA复制 碱基互补配对 四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶
高温下变性解旋 解旋酶催化 主要在细胞核内 解旋酶、 普通的DNA聚合酶等 形成整个DNA分子
不 同 场所 体外复制(PCR扩增仪内) 点 热稳定的DNA聚合酶 酶
物的DNA 探针
14N 14N
变性
15N 15N
变性
探针： 用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 杂交的对象： 从转基因是否转录出了mRNA
方法： 分子杂交技术
探针：用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段
杂交的对象：从转基因生物中提取的mRNA.
4.结果：
产生黏性末端 或平末端
下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是
A
① ③
T C G A G C T T A A A G G T T C C A
② ④
A A T T C G A G C T T C A G
A、①② B、①③ C、①④ D、②③
T C G A A T T C A G C T T A A G
基因的运输工具——运载体
作为载体的必要条件：
1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上 随染色体DNA的复制而同步复制； 2、有一或多个限制酶的切割位点； 3、必须带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 4、对受体细胞无毒害 5、大小应合适，便于提取和体外操作。
1、 2
基因工程的基本操作程序
四个主要步骤:
“分子缝合针”————DNA连接酶
1、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键。
E.coliDNA连接酶
2、分类
(1)、来源：大肠杆菌 (2)、作用：“缝合”黏性末端
T4DNA连接酶
(1)、来源：T4噬菌体 (2)、作用：“缝合”黏性末端和平末端
想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
1、导入植物细胞: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
2、导入动物细胞: 显微注射法
3、导入微生物细胞: 感受态细胞法（或Ca2+转化法）
1、将目的基因导入植物细胞
能感染双子叶植物和祼子植 特点: 物,对单子叶植物无感染能力 Ti质粒的T—DNA可转移至受体 细胞并整合到其染色体上 转化过程:
（1）农杆菌 转化法
1、导入检测
目的： 方法： 检测转基因生物染色体的DNA上是否插入 了目的基因 DNA分子杂交技术
过程： ①.首先取出转基因生物的基因组DNA ②.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等 作标记,以此做探针。 ③使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示 出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中
转基因生
杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂 基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、 抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 ①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% ②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月 ③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
表 植 农 Ti质粒 构建 达 转入 植物细胞 表达 新 插入 导入 物 杆 性 染色 DNA 载 细 菌 状 目的基因 体 胞
（2）基因枪法
适用于单子叶植物
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
（3）花粉通道法
3.基因工程药物 工程菌 。 (1)来源：转基因的_______ 细胞因子 、抗体、疫苗 (2)成果：_________ _____、激素等。 (3)作用：预防和治疗人类肿瘤 _________、心血管疾病、 遗传病 、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 _______ 4.基因治疗 (1)方法：把_________ 正常基因 导入病人体内，使该基因的表 达产物 发挥功能。 遗传病 的最有效的手段。 (2)效果：治疗_______ (3)分类：体内 _____基因治疗和体外 _____基因治疗。
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
DNA连接酶——“分子缝合针”
运载体——“分子运输车”
分子手术刀——限制性核酸内切酶(限制酶) 1.来源: 原核生物 2.作用:
（1）、识别特定核苷酸序列； （2）、切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
3.特点:特异性
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割DNA分子。
选修三 现代生物科技专题
专题1、基因工程
一、 基因工程——指按照人们的意愿，进行严格的 设计，并通过体外DNA重组核和转基因等技术，定 向地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程的概念理解 1.供体：提供_________ 目的基因 。 体外 。 2.操作环境：_____ 分子 水平。 3.操作水平：_____ 基因重组 。 4.原理：_________ 5.受体：表达目的基因。 受体 体内表达。 6.本质：性状在_____ 远缘杂交不亲和 7.优点：克服________ ________障碍，定向改 性状 。 造生物_____
1、定义：PCR——多聚酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
通过此技术，可获取大量的目的基因。
2、原理： DNA复制 3、条件： 一段已知目的基因的核苷酸序列 4、原料： 模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸； 热稳定DNA聚合酶（Taq酶） 5、过程： 指数 方式扩增， 以_____ 6、方式： 即____ 2n （n为扩增循环的次数） 7、仪器： PCR扩增仪
基因治疗的方法
①体外基因治疗： 从病人体内获得某种细胞，进行培
养，然后，在体外完成基因转移， 再筛选成功转移的细胞扩增培养， 最后重新输入患者体内。
②体内基因治疗： 直接向人体组织细胞中转移基因 的治病方法。
用于基因治疗的基因种类
①正常基因：从健康人体上分离得到的功能 正常的基因，用以取代病变基因，或依靠 其表达产物。 ②反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病 变基因产生的mRNA 进行互补，来阻断非正 常蛋白质的合成。 ③自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋 白酶基因。
四、目的基因的检测与鉴定 DNA分子杂交技术 (1)________________→目的基因的有无 目的基因是否转录 (2)分子杂交技术→_________________ 抗原—抗体杂交 (3)_______________→目的基因是否翻译
分 子 水 平
(4)生物性状的表达与否→目的基因是否表达 (个体水平)
（Taq酶）
结果
大量的DNA片段
二、基因表达载体的构建——核心 1.过程:
（1）用一定的_________ 限制酶 切割 质粒，使其出现一个切口，露 黏性末端 。 出____________ 同一种限制酶 （2）用_________ __切断目 的基因，使其产生_____ 相同的黏性末端 ____________。 （3）将切下的目的基因片段插入质粒的______ 切口 处， 再加入适量___________ ，形成了一个重组DNA分 DNA连接酶 子（重组质粒）
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理 （用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性） 常用受体细胞：大肠杆菌
微生物作受体细胞原因：
过程：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
感受态 细胞 感受态细胞 吸收DNA
Ca2+处理 大肠杆菌
表达载体 与感受态 细胞混合 处于能吸收周围环境中 DNA分子的生理状态的 细胞
抗逆
改良
2.转基因动物
类别
提高生 长速度 改善畜
应
用
实
例
如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因 鲤鱼生长速率快、体型大
如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因 牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养 产品品质 成分不受影响 目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出 生产药物 了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白 酶等重要药品 科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改 作器官移 造,抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定 植的供体 基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的 转基因克隆猪器官
反转录法
化学合成法
目的基因的mRNA
1)反转录法：
反转录酶 杂交双链 (单链RNA/单链 DNA) 单链DNA DNA聚合酶 双链DNA (cDNA)
某种酶
（2)根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
蛋白质的氨基酸序列 推测 mRNA的核苷酸序列 推测 基因的脱氧核苷酸序列 化学合成 目的基因
（2）利用PCR技术扩增目的基因
2、基因表达载体的作用
a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代
b、同时使目的基因能表达和发挥作用
3.基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子 位于基因的首端,是 mRNA识别并结合位点。 c、终止子 位于基因的末端,终止转录。
d、标记基因 检测目的基因是否导入受体细胞。
三、将目的基因导入受体细胞 转化: 受体细胞 目的基因进入_____ ____内，并且在受体 表达 __的过程。 细胞内维持_ 稳定 ___和___ 常用方法：
寻根问底
• DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?
DNA聚合酶 DNA连接酶
区别1
只能将单个核苷酸连接 在两个DNA片段之间 到已有的核酸片段上， 形成磷酸二酯键 形成磷酸二酯键
以一条DNA链为模板。 不需要模板。 区别2 将单个核苷酸通过磷酸 将DNA双链上的两个 二酯键连接成一条互补 缺口同时连接起来。 的DNA链 相同点 形成磷酸二酯键（一） 从基因中获取目的基因1、基因