【一轮复习】§10.1 基因工程

1.基因工程的诞生(Ⅰ)。

2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。

3.基因工程的应用(Ⅱ)。

4.蛋白质工程(Ⅰ)。

一、基因工程的操作工具

1．基因工程的概念

(1)供体：提供目的基因。

(2)操作环境：体外。

(3)操作水平：分子水平。

(4)原理：基因重组。

(5)受体：表达目的基因。

(6)本质：性状在受体体内的表达。

(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。

2．DNA重组技术的基本工具

(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)

①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

②作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

③结果：产生黏性末端或平末端。

④下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图。EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；说明限制酶具有专一性。

(2)DNA连接酶

①种类：按来源可分为E·coli DNA连接酶和T₄DNA连接酶。

②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。

③DNA连接酶和限制酶的关系

(3)载体

①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点：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、基因工程的操作过程与应用及蛋白质工程

1．基因工程的操作过程与应用

(1)基因工程的操作步骤

①获取目的基因：a.从基因文库中获取；b.利用PCR技术扩增；c.通过化学方法人工合成

②基因表达载体的构建 —组成：a.目的基因；b.启动子；c.终止子；d.标记基因

③将目的基因导入受体细胞 —方法：a.植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法；b.动物：显微注射技术；c.微生物：感受态细胞法

④目的基因的检测与鉴定：a.利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无；b.利用分子杂交技术检测目的基因的转录；c.利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译；d.利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达

(2)实例分析——抗虫棉的培育

①图示：

②分析：从图中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的载体是Ti质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法，请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。

(3)基因工程的应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。

(4)目的基因导入不同受体细胞的过程

生物种类	植物	动物	微生物
常用方法	农杆菌转化法	显微注射技术	感受态细胞法
受体细胞	体细胞或受精卵	受精卵	原核细胞
转化过程	将目的基因插入到Ti质粒的T­DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞染色体的DNA上→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	Ca^2^＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

(5)基因治疗与基因诊断的不同点

	原理	操作过程	进展
基因 治疗	基因表达	利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗(疾病)	临床 实验
基因诊断	碱基互补配对	制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况	临床应用

2.蛋白质工程

(1)流程图：

写出流程图中字母代表的含义：

A．转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。

(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。

(3)应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。

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