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基因工程基础知识填空

??一、基因工程概述

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。

（一）基因工程的诞生

基因工程是在众多科学家的不断探索和研究下逐渐诞生的。20世纪70年代，[具体科学家1]和[具体科学家2]等成功实现了DNA体外重组，这标志着基因工程技术的初步形成。他们通过一系列的实验步骤，将不同来源的DNA片段进行切割、连接，构建成重组DNA分子，并导入受体细胞中进行表达，从而为基因工程的发展奠定了基础。

随着研究的深入，科学家们陆续发现了多种用于基因操作的工具酶，如[列举几种工具酶名称]，这些工具酶的发现和应用极大地推动了基因工程技术的发展，使其逐步走向成熟和完善。

（二）基因工程的基本工具

1.限制性核酸内切酶

来源：主要从[来源生物类型]中分离纯化出来。

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，因此具有[切割特点，如特异性切割等]。

例如：EcoRⅠ识别的序列是[具体序列]，切割位点在[具体位置]，切割后产生的黏性末端为[写出黏性末端序列]。

2.DNA连接酶

作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

分类：根据来源不同，可分为[列举分类名称，如E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶等]。

两者的区别：E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，不能连接平末端；而T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端，但连接平末端的效率相对较低。

3.载体

定义：载体是基因工程中携带外源基因进入受体细胞的分子运输车。

种类：常用的载体有[列举几种常见载体，如质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等]。

质粒

本质：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环状DNA分子。

作为载体的条件：

能够在受体细胞中自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA同步复制，从而保证目的基因在受体细胞中稳定存在并能遗传给下一代。

有一个至多个限制酶切割位点，以便外源DNA片段插入其中。

具有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因等，便于重组DNA的鉴定和筛选。

二、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：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.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，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

分类：基因文库可分为基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。

基因组文库：包含了一种生物的全部基因。

cDNA文库：是由mRNA反转录形成的cDNA片段与载体连接后导入受体菌形成的，只包含了生物的部分基因（那些在特定细胞中表达的基因）。

2.利用PCR技术扩增目的基因

PCR原理：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。它依据的原理是DNA双链复制。

条件：

模板：需要一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

原料：四种脱氧核苷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP）。

酶：热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。

引物：两种引物，分别与模板DNA两条链的3端互补配对。

过程：

变性：当温度上升到9095℃时，双链DNA解聚为单链，这个过程称为变性。

复性：温度下降到5560℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，称为复性。

延伸：温度上升到7075℃时，Taq酶从引物的3端开始延伸DNA链，合成新的DNA链，这个过程称为延伸。

如此重复循环多次，目的基因的数量就会呈指数形式扩增。

3.人工合成

条件：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

（二）基因表达载体的构建

1.基因表达载体的组成

目的基因：是载体的核心组成部分，决定了载体携带的遗传信息及后续在受体细胞中表达的产物。

启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，作用是使转录在所需要的地方停止下来。

标记基