专题43 基因工程-备战2024年高考生物一轮复习重难点专项突破

专题43 基因工程 一、重组DNA技术的基本工具　　 1.基因工程的概念 2．限制性内切核酸酶 (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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。 3．DNA连接酶 种类 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 只缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端 作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，连接两个DNA片段 4.限制酶和DNA连接酶的关系 (1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。 (2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 (3)DNA连接酶起作用时，不需要模板。 5．基因进入受体细胞的载体 作用 携带外源DNA片段进入受体细胞 种类 质粒、噬菌体、动植物病毒等 条件 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 6.DNA的粗提取与鉴定 (1)实验原理 DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。 ①DNA不溶于酒精。 ②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。 ③在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 (2)实验流程 二、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：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。 (2)获取目的基因的方法 ①从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 ②利用PCR获取和扩增目的基因。 2．基因表达载体的构建 (1)构建基因表达载体的目的 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 ②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．将目的基因导入受体细胞 (1)导入方法 项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法、 花粉管通道法 显微注射技术 Ca2＋处理法 受体细胞 受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 (2)农杆菌转化法 ①转化：是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 ②农杆菌自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有侵染能力。侵染时将Ti质粒上的T­DNA转移到被侵染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。 4．目的基因的检测与鉴定 项目 步骤 检测内容 方法 分子水平的检测 第一步 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因 PCR技术 第二步 目的基因是否转录出了 mRNA技术 第三步 目的基因是否翻译出了蛋白质 抗原—抗体杂交技术 个体生物学水平的鉴定 抗虫或抗病接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度 5．DNA片段的扩增及电泳鉴定 (1)实验原理 ①DNA扩增：利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增。 ②电泳鉴定：DNA分子在一定的pH下，可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，DNA向着与它所带电荷相反的电极移动。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 (2)实验步骤 ①DNA片段的扩增 ②DNA片段电泳鉴定的基本过程 三、基因工程的应用　　 1.基因工程在农牧业方面的应用 (1)转基因抗虫植物；(2)转基因抗病植物；(3)转基因抗除草剂植物；(4)改良植物的品质；(5)提高动物的生长速率；(6)改善畜产品的品质。 2．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，使它们能够生产药物。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 (2)让哺乳动物批量生产药物，如乳腺生物反应器或乳房生物反应器。 (3)可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。 3．在食品工业方面的应用：利用工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 四、蛋白质工程的原理和应用　　 1.概念 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 2．蛋白质工程的基本原理 (1)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 3．蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面：利用蛋白质工程研发药