选修三知识点填空(答案)

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选修3《现代生物科技专题》

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（定向变异），进行严格的设计，通过体外（体内、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。基因工程是在分子水平上进行设计和施工的，又叫做 DNA重组技术。

基因工程技术的原理：基因重组

基因工程的优点：（1）目的性强，能够定向的改变生物的品质。（2）克服远缘杂交不亲和。

、

基因工程的基本工具

1.“分子手术刀”——限制酶（全称：限制性核酸内切酶）

（1）主要来源：原核生物。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列（被识别序列具反向对称特点），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。

（4）与解旋酶的区别：

)

解旋酶：断开碱基对间氢键

限制酶：断开两个脱氧核苷酸之间（即磷酸与脱氧核糖之间）的磷酸二酯键

2.“分子缝合针”——DNA连接酶

DNA连接酶）的比较：

(1)两种DNA连接酶（E·coli DNA连接酶和T

4

①相同点：都连接磷酸二酯键。

②区别：E·coliDNA连接酶来源于T

噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷

4

DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率酸二酯键连接起来；而T

4

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：连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——运载体

（1）运载体具备的条件：①具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

②能在受体细胞中复制并稳定保存。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

④能在受体细胞中稳定保存（对受体细胞无害），大小合适。

（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很小的双链环状 DNA分子。

（3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。

!

（4）在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。

基因工程的基本操作程序

步骤：1、获取目的基因， 2、基因表达载体的构建，

3、将目的基因导入受体细胞，

4、目的基因的检测和鉴定。

第一步：获取目的基因

，

1.目的基因范围：编码蛋白质的基因、具有调控作用的因子。

2.目的基因来源：自然界获得或人工合成

自然界获得：采取直接分离法---用适当的限制酶处理得到。工作量大，多为原核基因来源。

人工合成：反转录法和化学合成法。操作复杂，基因结构不完整，多为真核基因的来源。

补：基因结构

原核基因、真核基因均有两种区域：编码区、非编码。但真核基因的前者是不连续的，分为外显子和内含子。

3.目的基因的（大量）获取方法

（1）从基因文库获取

、

A.基因文库分类：基因组文库、部分基因文库

B.获取方法：据目的基因的有关信息，以及基因的表达产物蛋白质等特性。

C.两种文库中目的基因的来源：

基因组文库的目的基因来源于自然界直接分离法获得。

cDNA文库的目的基因来源于反转录法人工合成。

D.两种文库中目的基因的区别：书P10表格

（2）PCR( 多聚酶链式反应的缩写)技术.(发明人：穆里斯等人)

A.原理： DNA双链复制

{

B.特点：体外复制，指数增加，需要（需要、不需要）模板。

C.过程：

第一步：高温解链（变性）：加热至90～95℃，双链DNA受热解成单链（不需解旋酶）；

第二步：低温引物（复性）：冷却到55～60℃，引物与模板单链DNA互补结合；

第三步：中温复制（延伸）：加热至70～75℃，热稳定 DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。第四步：重复一至三步。

D.所需条件：模板为目的基因，原料为四种脱氧核苷酸，酶为热稳定DNA聚合酶

，能量由 ATP 直接提供。

（3）化学合成法人工合成（通过DNA合成仪）

/

特点：A. 基因较小 B. 核苷酸序列已知 C. 不需模板

第二步：基因表达载体的构建

1.目的：将目的基因导入受体细胞，并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（复制），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。（具复制原点）

（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端（编码区上游的非编区），含

有RNA聚合酶识别和结合的位点，有助于RNA聚合酶驱动基因的编码区转录出]

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（编码区下游的非编区）。（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，此外还有荧光蛋白基因。第三步：将目的基因导入受体细胞

1.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定和表达的过程。

2.常用的转化方法：

将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化（该方法主要针对双子叶植物

植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物无

效。利用农杆菌Ti质粒上的T-DNA可整合到受全细胞染色体DNA

上的特性）。

(

其次还有基因枪法（又称微弹轰击法），以及花粉管通

道等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射法。此方法的受体细胞多是

受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是：繁殖快、多为单细胞、遗传

物质相对较少。

最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用

钙离子处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载

体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下

促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

3.重组细胞导入受体细胞的成功率很低，需利用标记基因筛选含有基因表达载体受

体细胞。

第四步：目的基因的检测和鉴定

1.*

2.分子水平的检测

（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

方法/技术： DNA分子杂交技术

基因探针：用放射性同位素或荧光分子等标记的目的基因单链。

检测对象：DNA 存在标志：出现杂交带。

（2）其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA

方法/技术： DNA分子杂交技术

基因探针：用放射性同位素或荧光分子等标记的目的基因单链。

%

检测对象：mRNA。存在标志：出现杂交带。

（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质

方法/技术：抗原--抗体杂交存在标志：出现杂交带。

目的基因翻译成的蛋白质相当于抗原。

3..个体生物学水平的鉴定

如做抗虫的接种实验：将虫子放在转基因植物上，观察虫子是否因摄食植物死亡，以确定转基因抗虫植物是否出现抗虫性状及抗性的程度。