第3章基因工程（单元知识清单）（填空版）

第三章基因工程知识清单第1节重组DNA技术的基本工具一、重组DNA技术的基本工具1.基因工程的概念别名技术操作环境生物体外操作对象操作水平水平结果创造出更符合人们需要的新的和2.基因工程的诞生和发展(1)肺炎链球菌转化实验不仅证明DNA是遗传物质，还证明了DNA可在同种生物不同个体之间。(2)DNA双螺旋结构的提出和的证明。(3)中心法则的确立。(4)的破译。(5)基因转移载体和的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。(6)体外重组的实现。(7)重组DNA表达实验的成功。(8)DNA测序和合成技术的发明。(9)技术的发明。(10)技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。3.重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)—“分子手术刀”来源种类特点（专一性）作用结果主要来自分离的限制酶有种1.识别双链DNA分子的2.使每一条连中特定部位的磷酸二酯键断开断开两个核苷酸之间的产生和平末端●已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为G↓AATTC和CCC↓GGG，在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的不同，切割位点(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有。(2)DNA连接酶—“分子缝合针”①作用：能够将DNA片段连接起来。②分类：基因工程常用的有两种：●E.coliDNA连接酶：连接互补的，不能连接平末端。●T4DNA连接酶：连接互补的。(3)载体——“分子运输车”①基因工程通常利用作为载体将基因送入细胞。是独立于细胞核或拟核DNA之外，具有自我复制能力的。●质粒DNA分子上有，可供外源基因插入其中。●携带外援DNA片段的质粒进入受体细胞后，能够在细胞中进行，或整合到受体DNA上，随受体DNA的同步复制。质粒上常有特殊的，如抗性基因，便于。②基因工程常用的载体除质粒外，还有等。二、DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增与电泳鉴定1.DNA的粗提取与鉴定实验原理(1)不溶于酒精，溶于酒精。(2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于溶液。(3)在一定温度下，DNA遇试剂会呈现蓝色。2．PCR实验原理PCR利用了和的原理。3.DNA片段电泳鉴定的原理DNA分子具有，在一定的下，这些基团可以带上，在电场的作用下，这些带电分子会向着的电极移动，这个过程就是电泳。●在凝胶中DNA分子的迁移速率与、和等有关。●凝胶中的DNA分子通过，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。4．实验步骤1.DNA的粗提取与鉴定具体过程①称取30g洋葱，切碎，加入10mL研磨液，充分研磨。↓②漏斗中垫，将研磨液过滤到烧杯中，℃处理，取上清液。↓③在上清液中加入体积相等的、预冷的溶液，静置2～3min，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分。↓④取两支20ml的试管编号A、B，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL，将丝状物溶于B试管的NaCl溶液中。然后向两支试管中各加入4mL的。混匀后，将试管置于中加热5min。↓⑤结果观察：A试管，B试管。第2节基因工程的基本操作程序1.目的基因的筛选与获取(1)目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞或获得预期等的基因。(2)筛选合适的目的基因①从相关的已知的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。②利用序列数据库和序列比对工具进行筛选。(3)目的基因的获取①人工合成目的基因。②PCR和扩增目的基因a.PCR(聚合酶链式反应)：是一项根据的原理，在体外提供参与DNA复制的各种反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行的技术。b.PCR反应的条件：一定的、DNA模板、2种、4种、DNA聚合酶，以及能自动调控温度的仪器。c.PCR扩增的过程●变性：温度上升到90℃以上，目的基因DNA。●复性：温度下降到50℃左右时，通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。●延伸：温度上升到72℃左右时，溶液中在耐高温的的作用下加到引物的端合成子链。●重复循环多次。d.PCR产物的鉴定：常采用来鉴定。③通过构建来获取目的基因。2.基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的：使目的基因，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成(3)构建过程首先用一定的切割载体，使它出现一个切口，然后用限制酶或的限制酶切割目的基因的DNA片段，再利用将目的基因片段拼接到载体的切口处。3.将目的基因导入受体细胞1.导入植物细胞常用方法：花粉管通道法、（适用于双子叶植物或裸子植物）。2.导入动物细胞①常用方法：。②常用受体细胞：。3.导入微生物细胞①方法：用处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。②受体细胞：（使用最广泛的是大肠杆菌）。③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。4.目的基因的检测与鉴定检测水平检测方法分子水平检测通过等技术检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，检测目的基因是否转录出了.检测目的基因是否翻译出蛋白质，采用.个体生物学水平鉴定如做抗虫或抗病接种实验等第3节基因工程的应用一、基因工程在农牧业方面的应用1.基因作物方面化学杀虫剂的施用量，作物产量，经济效益。（1）转基因抗虫植物①措施：从某些生物中分离出具有功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。②成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。（2）转基因抗病植物①措施：将来源于某些病毒、真菌等的基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。②成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。（3）转基因抗除草剂植物①措施：将的基因导入作物，培育出抗除草剂的作物品种。②成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。（4）改良植物的品质①目的：改良植物的等。②成果：将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。2.转基因动物方面有些成果正在进入开发的阶段。（1）提高动物的生长速率①措施：将基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。②成果：转基因鲤鱼。（2）改善畜产品的品质①存在问题：有些人由于分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，称之为乳糖不耐受。②措施：将基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，的含量大大降低，而其他成分不受影响。二、基因工程在医药卫生领域的应用1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造（1）目的：使它们能够生产药物。（2）药物种类：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。2.让哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器或乳房生物反应器（1）措施：将药用蛋白基因与乳腺中等调控元件重组在一起。（2）受体细胞：动物的。（3）导入方法：。3.建立移植器官工厂在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制的表达，或设法除去，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。三、基因工程在食品工业方面的应用1.成果：生产、等。2.实例：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过批量生产凝乳酶。第4节蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程的概念1.蛋白质工程是指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础，通过，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。基础：蛋白质分子的及其与的关系。2.操作方法及对象：。3.目的：改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。4.结果：改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。5.蛋白质工程的实质：是对编码蛋白质的基因进行改造。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的。6.相关学科及技术：分子生物学、晶体学和计算机技术。二、蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合的需要。三、蛋白质工程与基因工程的异同项目蛋白质工程基因工程过程从预期的蛋白质功能出发→设计预期的→推测应有的→找到并改变相对应的(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质目的基因的筛选与获取→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实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产只能生产