第04讲 基因工程-【寒假自学课】2022年高二生物寒假精品课（人教版2019）

第04讲 基因工程 【学习目标】 1. 基因工程的基本工具。 2. 基因工程的基本操作步骤。 3. 基因工程的应用。 4. 蛋白质工程及其应用。 【基础知识】 第一节 重组DNA技术的基本工具 基因工程：指按照人们的愿望，通过转基因 等技术，赋予生物新的遗传特性 ，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品 。从技术操作层面看，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 重组DNA技术 。 一、分子手术刀—限制性内切核酸酶 1.全称和简称 全称：_限制性内切核酸酶_ 简称：__限制酶_ 2.来源：主要是从_原核生物__中分离纯化出来的 3.作用： ①能够识别_双链_DNA分子的某种_特定核苷酸序列 。 ②使_每一条_链中_特定部位_的_磷酸二酯键__断开。 4.作用部位：_磷酸二酯键__ 5.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_6_个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_4_个、_8_个或__其他数量_的核苷酸组成。 6.切割结果：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式__黏性末端_和__平末端__。 二、分子缝合针—DNA连接酶 1.功能：将__两个DNA片段连接起来_，恢复被限制酶切开的_磷酸二酯键__。 2.分类和对比 种类 E·coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 只缝合 黏性 末端 缝合 黏性 末端 平 末端 作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 3．比较与DNA有关的六种酶 名称 作用部位 作用底物 作用结果 限制酶 磷酸二酯键 DNA 将DNA切成两个片段 DNA连接酶 磷酸二酯键 DNA片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子 DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端 DNA(水解)酶 磷酸二酯键 DNA 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸 解旋酶 碱基对之间的氢键 DNA 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链 RNA聚合酶 磷酸二酯键 核糖核苷酸 将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端 三、分子运输车——载体 1.作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。 2.种类：质粒、噬菌体 的衍生物、动植物病毒 等。 3.作为载体需具备的条件 ①_有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中__； ②_能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制_； ③_常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选_； ④_对受体细胞无害_。 探究.实践：DNA的粗提取与鉴定 1.提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在的差异，选用适当的物理或化学方法对他们进行提取。 2.提取原理： ①DNA不溶于酒精 ，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质； ②DNA在不同浓度的NaCl溶液 中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。 3.鉴定原理：在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂 会呈现蓝色，因此二苯胺试剂 可以作为鉴定DNA的试剂。 4.比较DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同 溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA 溶解 析出 5．DNA粗提取中的注意事项 （1）本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞 无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。 （2）加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加入酒精 和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀 。 （3）二苯胺试剂要现配现用 ，否则会影响鉴定的效果。 （4）提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜 ，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。 （5）在DNA进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精 的作用是溶解杂质和析出DNA。 第二节 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的筛选与获取 （一）目的基因的筛选与获取 1.目的基因概念 在基因工程的设计和操作中，用于__改变受体细胞性状__或__获得预期表达产物_等的基因就是目的基因（根据不同的需要，目的基因是不同的，主要是指__编码蛋白质的基因___）。 2.筛选目的基因的方法 （1）从相关的__已知结构__和__功能清晰__的基因中进行筛选。 （2）获取方法 3.利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR的概：