专题基因工程知识点归纳

专题一基因工程

一【高考目标定位】

1、专题重点：DNA重组技术所需的三种基本工具；基因工程的基本操作程

序四个步骤；基因工程在农业和医疗等方面的应用；蛋白质工程的原理。

2、专题难点：基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基因；

利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。

二【课时安排】2课时

三【考纲知识梳理】

第1节DNA重组技术的基本工具

教材梳理：

知识点一基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。

注意：对本概念应从以下几个方面理解：

知识点二基因工程的基本工具

1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

（1）限制性内切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。

（2）限制性内切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。（3）限制性内切酶的切割方式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。

2.DNA连接酶——“分子缝合针”

（1）来源：大肠杆菌、T4噬菌体

（2）DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。

（3）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二

酯键，T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。

注意：比较有关的DNA酶

（1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基

（2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA 聚合酶和DNA连接酶的异同点。

3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）分子运载车的种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。

（2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。

②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。

（3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性内切酶切点③有一定的标记基因，便于筛选。

思维探究：知识点3、4、5主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。在这部分内容学习时，应关心的问题之一是：限制酶从哪里寻找？我们可以联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而联想到可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就对“限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的认识提高了一个层次。

基因进入受体细胞的载体──“分子运

输车”的学习内容，不能仅仅着眼于记住这几

个条件，而应该深入思考每一个条件的内涵，

通过深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些

条件才能充当载体。

教材拓展：

拓展点一限制酶所识别序列的特点

限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链

DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如：以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。

拓展点二 DNA连接酶连接的是什么部位？

DNA连接酶是将一段DNA片段3′端的羟基与另一DNA片段5′端磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键，而不是连接互补碱基之间的氢键。

第2节基因工程的基本操作程序

教材梳理：

基因工程的基本操作步骤为四步曲：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。

一．目的基因的获取

1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。

2．目的基因的获取方法：

基因组文库

从基因文库中获取

cDNA文库

人工合成逆转录法、根据已知的氨基酸序列推测脱氧核苷（真核生物）序列、PCR技术扩增目的基因、DNA合成仪合成等。

注:需要重点复习的内容有：a基因组文库与部分基因文库的含义及区别（教材P10表格），建立基因文库的目的？如何从基因文库中获取目的基因？ b逆转录法的过程 cPCR技术（原理、场所、条件、过程、特点）DNA复制与PCR技术列表比较。如下所示：

（1）从基因文库中获取

基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。

构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。

基因组文库：含有一种生物的所有基因。

部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。

（2）利用PCR技术扩增目的基因

PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

原理：DNA双链复制

原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq 酶）；

方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。

过程：热变性（90-95）、退火（55-60）、延伸（70-75）。

特点：指数形式扩增

二．基因表达载体的构建（基因工程的核心—体外进行）

1．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。