生物学暑期讲义8 2022基因工程-教师版

基因工程专题 一、基因工程的基本工具及基本程序 1．基因工程的概念 (1)概念：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，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。是生物工程的核心技术。 (2)优点 ①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 ②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。 2．基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。 ①来源：主要来自原核生物。 ②特点：具有专一性，表现在两个方面： 识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。 切割——特定核苷酸序列中的特定位点。 ③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 ④结果：产生黏性末端或平末端。 例1：识别序列和切割位点是，写出切割后的黏性末端： 1、一个线状 DNA 上有两个限制酶 A 的酶切位点，切割后能得到几个 DNA 片段？ 三个 2、一个环状的 DNA 上有两个限制酶 A 的酶切位点，切割后能得到几个 DNA 片段？ 两个 例2：电泳类似于纸层析法，切割后的 DNA 是带电的 电泳类似于纸层析法， 因为 DNA 带电会在正极板与负极板间移动。 分子量小的跑的快例如左图，有三个条带（注意看的是条带，不是之间的白片和纸层析法类似） 如果左图是限制酶 A 切割的是线性 DNA，那么在线性 DNA 上就有两个酶切位点。 如图切割的是环状 DNA,那么在环状 DNA 上就有三个酶切位点。 如果线状 DNA 总长 1.2，那么就有 3 个酶切位点 (2)DNA连接酶 种类 E·coli_DNA连接酶 T4DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 特点 缝合黏性末端 缝合黏性末端和平末端 作用 缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键 (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 ③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。 3．基因工程的基本程序 (1)目的基因的获取 ①从生物体（或基因文库）中获取 ②人工合成 (2)基因表达载体的构建——基因工程的核心 ①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，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 注意：选质粒的原则是要有 ；如果有两个标记基因， 。 选限制酶的原则，目的基因上有酶切位点的酶 ，质粒上的复制原点 破坏，最好的方案是目的基因上用 酶切割，质粒上也用与目的基因上相同的两种酶切割（保证形成相同的粘性末端），可以保证重组质粒序列的唯一性，目的基因和质粒用同一种酶切割也是可行的，但是会造成目的基因的 。  载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。 例3：目的基因与质粒相连的方式：下列为近年来高考中出现的重组质粒方式，分析并回答： (i)若图 2 中酶②切下的目的基因能够与酶①切开的质粒发生重组，可能的原因是____两种酶切割后有相同的黏性末端__都遵循碱基互补配对原则____。 (ii)若图 3 中原质粒总长度为 X kb，酶①切下部分长度为 Y kb，切得目的基因的长度为 Z kb，使目的基因与质粒发生重组，后进行琼脂糖凝胶电泳，则电泳结果为__X-Y+ Z_ kb 是重组成功的质粒。 (3)将目的基因导入受体细胞 ①转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程。 ②转化方法 生物类型 植物 动物 微生物 受体细胞 体细胞 受精卵 大肠杆菌或酵母菌等 常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞法 能接纳重组质粒的细胞称为受体细胞。受体细胞可以是微生物、植物细胞和动物细胞。一般不含与标记性状，目的性状相关的基因。 将目的基因导入微生物细胞，属于微生物基因工程，再后续进行发酵工程。 将重组质粒导入酵母菌而不是大肠杆菌的原因：两者虽然都是微生物，但是因为酵母菌属于 生物，有 ，可对目的基因的产物蛋白质进行加工。 将目的基因导入植物细胞，属于植物基因工程。采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等，可以导入植物的任何一个体细胞，因为 。农杆菌转化法原理：农杆菌易感染双子叶或裸子植物的细胞，并将其Ti质粒上的T­DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。 将目的基因导入动物细胞，属于动物基因工程。受体细胞是受精卵（受精卵 最高）。如生物乳腺反应器利用奶牛、兔等