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第一节基因工程的原理【课标要求】1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新3、简述基因工程原理及基本操作程序。4、尝试设计某一转基因生物的研制过程。【学习指导】重点1、DNA重组技术所需的三种基本工具的作用2、基因工程基本操作程序的四个步骤。3、基因工程载体需要具备的条件【知识梳理】一、基因工程的工具1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，将生物的基因在体外，并与特殊的运载工具进行，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需要蛋白质的技术。2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）切割DNA的工具是，又称。（2）这类酶能够，切割后所产生的末端叫做。（3）限制性内切酶断裂的化学键是3、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）DNA连接酶连接形成化学键是连接的是（2）科学家提取的具有更高活性的DNA连接酶是4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。]（3）其他载体还有和等。（4）作为载体必须具备以下条件：①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；③具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因。二、基因工程的基本操作程序（一）、目的基因的获取：1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。2．获取目的基因的方法（1）直接分离法：a、最常用的方法是b、核酸探针是可以用来(2)人工合成法：一种方法是另一种方法是（3）扩增目的基因的方法是（二）、重组载体的构建1．表达载体的组成：目的基因+++标记基因等。2．启动子：位于基因的，它是结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。3．终止子：位于基因的，终止。4．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____和发挥作用。5．标记基因：受体细胞是否含有目的基因。（三）、重组载体的导入和筛选1、转化：（1）定义：将重组载体与相应的放在一起培养，通过一定的方式进行，他们会进入受体细胞，这一过程称为（2）受体细胞应用Cacl2处理使之处于感受态称为感受态受体细胞，便于重组载体导入。2、方法(1)基因枪法：广泛应用于被子植物的基因转化。(2)花粉管通道法：用于植物，这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）（3）显微注射法：应用于(4)农杆菌转化法转化：目的基因插人进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。3、筛选经过转化以后，有的细胞可能导入了重组载体有的可能没有导入，可以利用重组载体上的，利用将含有重组载体的细胞筛选出来。（四）、目的基因的表达与鉴定1．检测(1)方法：标记了的、抗原抗体杂交。(2)内容①检测转基因生物染色体的DNA是否插入。②检测目的基因是否转录。③检测目的基因是否翻译成。2．鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状。【习题巩固】1.如图所示为部分双链DNA片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述错误的是()A．切断a处的酶为限制性核酸内切酶B．连接a处的酶为DNA连接酶C．切断b处的酶为DNA解旋酶D．连接b处的酶为RNA聚合酶2．下列有关基因工程操作的叙述中，正确的是()A．用同种限制性核酸内切酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D．用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接3．下列一般不作为基因工程中的标记基因的是()A．四环素抗性基因B．绿色荧光蛋白基因C．产物具有颜色反应的基因D．贮藏蛋白的基因4．质粒作为“分子运输车”的条件是()①能够自我复制②双链环状DNA分子③有多个限制性核酸内切酶切割位点④有标记基因⑤真核细胞中没有A．①②③④⑤B．①②③④C．①③④D．②③⑤5．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是()A．需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶B．必须在细胞内进行C．抗生素抗性基因可作为标记基因D．启动子位于目的基因的首端6．下面是获得抗虫棉的技术流程示意图。有关叙述错误的是()A．重组质粒构建过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶B．图中愈伤组织分化产生的再生植株基因型一般都相同C．卡那霉素抗性基因中含有相关限制性核酸内切酶的识别位点D．转基因抗虫棉有性生殖的后代不能稳定保持抗虫性状7．哪项不是基因表达载体的组成部分()A．启动子B．终止密码C．标记基因D．目的基因8、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法()A．基因枪法B．显微注射法C．农杆菌转化法D．花粉管通道法9．基因工程中常用的受体细胞不包括()A．人体细胞B．动物细胞C．植物细胞D．微生物细胞10．基因工程的正确操作步骤是()①构建基因表达载体②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④取目的基因A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②11．人体受病毒刺激后，可以产生干扰素，干扰素分为、、三类，1980年，生物学家成功破译了干扰素的全部遗传信息，并运用插入质粒的方法，用大肠杆菌生产得到干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤，回答下列问题：(1)上述材料中涉及的现代生物技术有。(2)在利用大肠杆菌生产干扰过程中，目的基因是，所用载体是。表达载体的结构组成包括、、、。(3)目的基因在大肠杆菌中表达时，必须经过和过程。13、下图为DNA分子的切割和连接过程。(1)EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。【学后反思】：