2012版生物一轮精品复习学案：1.1 DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序(选修3).doc

选修3 专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具 1.2 基因工程的基本操作程序 【高考目标导航】 1、基因工程的诞生 2、基因工程的原理及技术 【基础知识梳理】 一、基因工程的工具 1、基因工程的概念：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。 2、DNA重组技术的基本工具 （1）限制酶 全称：限制性核酸内切酶 来源：主要从原核生物中分离纯化出来 特点：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。 结果：产生黏性末端或平末端 （2）DNA连接酶 类型：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶 作用：连接双链DNA片段，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二脂键。 （3）载体 种类：通常利用质粒作为载体，另外还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等 质粒：化学本质：小型环状DNA分子 特点：能自我复制 有一个至多个限制酶切割位点 有特殊的标记基因 二、基因工程的基本操作程序 1、目的基因的获取途径 （1）目的基因： 编码蛋白质的结构基因 。 （2）获取目的基因的方法： 从基因文库中获取 利用PCR技术扩增目的基因 通过DNA合成仪人工合成 （3）PCR技术扩增目的基因 ①原理：DNA双链复制 ②过程： 第一步：加热至90～95℃DNA解链； 第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链； 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 2、基因表达载体的构建 是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 （1）目的：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，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（如抗生素基因） ①启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，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。 ②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。 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。 3、将目的基因导入受体细胞 生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 Ca2＋处理法 转化过程 将目的基因插入Ti质粒的 T—DNA上→农杆菌→导入 植物细胞→整合到受体细胞 的DNA→表达 将含有目的基因的表达载 体提纯→取卵（受精卵） →显微注射→受精卵发育 →获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→微生物细 胞壁的通透性增加→重组 质粒与感受态细胞混合→ 感受态细胞吸收DNA分子 4、目的基因的检测与鉴定 （1）利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无 （2）利用分子杂交技术检测目的基因的转录 （3）利用抗原—抗体杂交检测目的基因的翻译 （4）利用个体生物学水平的检测鉴定重组性状的表达 【要点名师透析】 一、基因工程的工具 1、与DNA有关的酶 （1）四种酶的比较 (2)限制酶和DNA连接酶之间的关系图示 2.载体 (1)作为载体的条件 ①能在宿主细胞中稳定保存并大量复制。 ②有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接。 ③具有特殊的标记基因，便于筛选。 (2)种类 ①质粒：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。 ②λ噬菌体的衍生物。 ③动植物病毒。 (3)作用 ①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内； ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 二、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取 (1)直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或cDNA文库中获取。 (2)人工合成目的基因 ①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。 ②以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。 2.基因表达载体的构建 (1)基因表达载体各个组成的作用 ①启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出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，能使转录在所需要的地方停下来。 ③标记基因：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，如抗生素抗性基因。 (2)基因表达载体的构建步骤 3、将目的基因导入