基因工程-【大鹏生物】2024高考生物二轮复习课件

基 因 工 程 目录 基因工程概念、原理和过程 基因工程基本操作类试题的解题技巧 基因表达载体的构建与限制酶切割片段的判断 基因工程概念、原理和过程 基因工程是指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，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人类需要的新的生物类型和生物产品。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DNA重组技术。 一、基因工程的概念 (1)对基因工程概念的理解 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 原理 基因重组 结果 创造出人类需要的新的生物类型和生物产品 基因进人受体细胞的运载体 两种工具酶 限制性核酸内切酶 三种工具 DNA连接酶 切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。 (1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。 (2)作用：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，如图所示。 G C A T A T T A T A C G G C T T A A A A T T C G 1.限制性核酸内切酶——“ 分子手术刀” 归纳总结 （1）限制性核酸内切酶具有专一性，表现在以下两个方面： ① 能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列; ② 切割特定序列中的特定位点。 （2）限制性核酸内切酶可用于切割DNA以获取目的基因和切割载体。 (3)切割产物：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。 ①黏性末端：由限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开形成。如图所示为EcoR I（在G和A之间切割）的切割结果。 G C A T A T T A T A C G G C A T A T T A T A C G ②平末端：由限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开形成。如图所示为SmaI（在G和C之间切割）的切割结果。 C G C G C G G C G C G C C G C G C G G C G C G C (1)限制酶是一类酶而不是一种酶。 (2)限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键。 (3)不同种类的限制酶识别的序列与切割的位点不同，这与酶的专一性是一致的。 (4)在切割含目的基因的DNA分子时，需在目的基因的两端都用限制酶切割使目的基因的两端都有可连接的末端。 (5)限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。 (6)两个末端若是同一种限制酶切割产生的，则两片段连接后还具有该种限制酶的识别序列和切割位点。 限制酶归纳总结 2. DNA连接酶——“ 分子缝合针” 将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，是靠DNA连接酶来完成的。 （1） DNA连接酶的作用：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。 种类 E·coli DNA连接酶  T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌  T4 噬菌体 功能特性 只能连接黏性末端  可连接黏性末端和平末端， 但连接黏性末端之间的效率低 相同点 都缝合磷酸二酯键 G C A T A T T A T A C G （2） DNA连接酶的种类的特点 3.“分子运输车”——载体 （1）载体的作用 ①作为运载工具，将目的基因送入受体细胞内 ②在受体细胞内对目的基因进行大量复制 （2）载体需要具备的条件 ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一个至多个限制酶切位点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 一般来说，天然载体往往不能满足人类的需求，因此，人们常根据不同的目的和需求，对某些天然质粒进行人工改造。 （3）载体的种类 ①最常利用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，有的细菌有一个，有的细菌有多个。 ②其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒。 种类 用途 质粒 将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞 λ噬菌体的衍生物 将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞 植物病毒 将外源基因导入植物细胞 动物病毒 将外源基因导入动物细胞 二、基因工程的操作步骤 第1步——获取目的基因 获取目的基因是实施基因工程的第一步。 1.目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 2.获取目的基因的三种常用方法 (1)从基因文库中获取目的基因 ①基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导人受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。 ②基因文库的种