浙科版选修3教材精读

第1课时工具酶的发现和基因工程的诞生

1.基因工程的概念

基因工程是狭义的遗传工程。广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。其核心是构建重组DNA分子。

2.基因工程的技术保障

限制性核酸内切酶、DNA连接酶

和质粒载体的发现与应用，为基因工程的创建提供了技术上的保障。

3.限制性核酸内切酶是能够识别

和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。来源：主要从

原核生物中分离，如细菌。作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。作用特点：具有专一性，一般每种限制性核酸内切酶只识别一

种特定的核苷酸序列。结果：形成

粘性末端。

4.DNA连接酶是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA 分子的酶。功能是缝合DNA 片段。在基因工程中，可以将外源基因和载体D NA 连接在一起。作用特点：两种来源不同的DNA用相同的限制性核酸内切酶切割，形成相同的粘性末端。DNA连接酶能催化磷酸与脱氧核糖之间磷酸二酯键的形成，将两DNA末端的缝隙“缝合”起来。

5.质粒是能够自主复制的双链环状DNA分子，它在细菌中以独立于拟核之外的方式存在，是一种特殊的遗传物质。

(2)作用：质粒是基因工程中最常用的载体，可将外源基因基因送入宿主细胞。

第2课时基因工程的原理和技术

1．基本原理

让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。

2．变异类型基因重组。

3．基因工程的步骤

1)获得目的基因

①如果目的基因的序列是已知的，可用

化学方法合成目的基因，

或者用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因。

②如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以从基因文库中获取。

2)形成重组DNA分子

a.一般用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒)，形成相同的粘性末端。

b.用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子

3)将重组DNA分子导入受体细胞

a.常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。

b.导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，

用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。

4)筛选含有目的基因的受体细胞

a.选原因：不是所有细胞都接纳了重

组DNA。

b.筛选方法举例：若质粒上有四环素的抗性基因，含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，否则不能生长，这样就筛选到含有重组DN A分子的受体细胞。具体如下图：

5)目的基因的表达

目的基因在宿主细胞细胞中表达，产生人们需要的功能物质。

第三节基因工程的应用

1.转基因植物

1)传统育种方法的不足：培育新品种所需时间较长，而且远缘亲本难以杂交。

2)转基因植物的方法：农杆菌转化法。将目的基因与农杆菌中的Ti 质粒构建成重组质粒。先导入农杆菌

细胞，再用这种含有重组质粒的细菌将目的基因转入植物细胞

3)培育成功的转基因农作物：抗除草剂的转基因烟草，抗植物病毒的转基因番茄，抗害虫的转基因棉，耐贮存的转基因番茄等。

2.基因治疗

概念：基因治疗是向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。3.基因工程与生态环境保护

1)利用基因工程技术开发具有生物可降解的新型塑料，以替代不可降解的化学合成塑料。

2)利用基因工程技术，对能够分解石油的细菌进行了改造，大大提高了其分解石油的能力。

3)利用转基因微生物吸收环境中的重金属、降解有毒化合物和处理工业废水。

第4课时植物的克隆

1．植物细胞的全能性

(2)原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质

，都有发育成为完整个体所需的全部基因。

(3)在生物体内细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织或器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

2．植物组织培养

(1)一般程序：配制半固体培养基→获取消毒的植物组织→组织培养，获得愈伤组织→诱导新植株形成。

(2)过程：离体的植物器官、组织或细胞――→

脱分化

愈伤组织――→

再分化

胚状体(或根、芽)→幼苗――→

移入大田

成熟植株。

二、植物克隆的成就

1．细胞培养

(1)过程：单个植物细胞经过培养基中成分的诱导，依次发育成细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整的植株。

(2)细胞培养的诱导方法：主要通过平衡的植物激素配比进行调控。例如，适量的激动素和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化；适量的吲哚乙酸(IAA)及适当减除其他植物激素，则可以诱导生根。

2．器官培养

在植物器官培养方面，雌性花器官的培养成果显著，例如子房的培养、胚囊的培养均已取得进展。

3．原生质体培养和植物细胞工程

(1)植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6 mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片愈伤组织或悬浮培养细胞，将

细胞壁消化除去。获得球形的原生质体。

(2)植物细胞工程的概念和操作过程：培养植物细胞(包括原生质体)，借助基因工程方法，将外源遗传物质(DNA)导入受体细胞(包括原生质体)中，或通过细胞融合、

显微注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的新植