1、基因工程（转基因技术、基因拼接技术）诞生的理论基础基因工程（转基因技术、基因拼接技术）诞生的理论基础一、基因拼接的理论基础：一、基因拼接的理论基础：1 1、 是生物的主要遗传物质是生物的主要遗传物质2 2、DNADNA的基本组成单位都是四种的基本组成单位都是四种 。3 3、双链、双链DNADNA分子的空间结构都是规则的分子的空间结构都是规则的 结构。结构。二、外源基因在受体细胞内表达的理论基础：二、外源基因在受体细胞内表达的理论基础：1 1、基因是控制、基因是控制 的独立遗传单位。的独立遗传单位。2 2、遗传信息的传递都遵循、遗传信息的传递都遵循 阐述的信息传递方向。阐述的信息传递方向。3 3
2、、生物界共用一套、生物界共用一套 。DNADNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸双螺旋双螺旋生物性状生物性状中心法则中心法则遗传密码遗传密码三、基因工程的概念：三、基因工程的概念：又叫 技术，是按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过 和 等技术赋予生物以新的 ，从而创造出更符合人们需要的新的 和 。DNADNA重组重组体外体外DNADNA重组重组转基因转基因遗传特性遗传特性生物类型生物类型生物产品生物产品 教材知识问题化梳理教材知识问题化梳理 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 1限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 (1)来源：主要从来源：主要从 生物中分离纯化而来。生物中分离纯化而来。 (2)作
3、用：识别特定的作用：识别特定的 并切开相应两个核并切开相应两个核苷酸之间的苷酸之间的 。 (3)结果：产生结果：产生 或平末端。或平末端。原核原核核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端2 2DNADNA连接酶连接酶大肠杆菌大肠杆菌黏性末端和平末端黏性末端和平末端限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与DNADNA连接酶的关系连接酶的关系3 3载体载体(1)常用载常用载体体质粒质粒双链环状双链环状DNA分子分子限制酶限制酶标记基因标记基因(2)其他载体：其他载体：噬菌体衍生物、噬菌体衍生物、 等。等。动植物病毒动植物病毒条件条件适应性适应性稳定并能复制稳定并能复制目的基因稳定存在且
4、数量可扩大目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制性核有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点酸内切酶切割位点可携带多个或多种外源基因可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因具有特殊的标记基因便于重组便于重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择载体应具备的条件载体应具备的条件获取目的基因获取目的基因(2)(2)人工化学合成：适用于分子较小的基因。人工化学合成：适用于分子较小的基因。目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定A A限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNADNAB BDNADNA连接酶可将末端碱基互补的两个连接酶可将末端碱基互补
5、的两个DNADNA片段连接片段连接C CDNADNA聚合酶能够从引物末端延伸聚合酶能够从引物末端延伸DNADNA或或RNARNAD D逆转录酶以一条逆转录酶以一条RNARNA为模板合成互补的为模板合成互补的DNADNA解析：解析：DNADNA聚合酶只能从引物末端延伸聚合酶只能从引物末端延伸DNADNA而不能延伸而不能延伸RNARNA；限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNADNA；DNADNA连接酶可将末端碱基互补的两个连接酶可将末端碱基互补的两个DNADNA片段连接；逆转录片段连接；逆转录酶以一条酶以一条RNARNA为模板合成互补的为模板
6、合成互补的DNADNA。答案：答案：C C2(2013东城模拟东城模拟)基因工程中，需使用特定的限制酶切割基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识的识别序列和切点是别序列和切点是GGATCC，限制酶，限制酶的识别序列的识别序列和切点是和切点是GATC。根据图判断下列操作正确的是。根据图判断下列操作正确的是 ()A目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割B目的基因和质粒均用限制酶目的基因和质粒均用限制酶切割切割C质粒用限制酶质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割D质粒用限制
7、酶质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割解析：目的基因若用限制酶解析：目的基因若用限制酶切割时，只能在目的基因的一切割时，只能在目的基因的一侧切开，而不能将其切下；质粒若用限制酶侧切开，而不能将其切下；质粒若用限制酶切割，两种标切割，两种标记基因均将被破坏，所以只能用限制酶记基因均将被破坏，所以只能用限制酶切割质粒。切割质粒。答案：答案：D二、在回顾教材图表中强化学科能力二、在回顾教材图表中强化学科能力据农杆菌转化法示意图回答下列问题：据农杆菌转化法示意图回答下列问题：(1)(1)农杆菌农杆菌T T质粒中质粒中T TDNADNA具有怎样的特点？具有怎样的特点？答案：能
8、转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的答案：能转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。(2)(2)农杆菌转化法的基本原理是什么？农杆菌转化法的基本原理是什么？答案：利用农杆菌答案：利用农杆菌T TDNADNA的可转移性，将目的基因插入的可转移性，将目的基因插入T TDNADNA上通过农杆菌的转化，将目的基因导入受体细胞，上通过农杆菌的转化，将目的基因导入受体细胞，并整合到植物细胞的染色体上。并整合到植物细胞的染色体上。(3)(3)农杆菌转化法主要适用于哪类植物？农杆菌转化法主要适用于哪类植物？答案：双子叶植物和裸子植物。答案：双子叶植物和裸子植物。 认知纠偏认知纠偏
9、五种五种DNADNA相关酶的比较相关酶的比较作用底物作用底物作用部位作用部位形成产物形成产物限制性核酸限制性核酸内切酶内切酶DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端或平末端黏性末端或平末端DNADNA连接酶连接酶DNADNA片段片段磷酸二酯键磷酸二酯键重组重组DNADNA分子分子DNADNA聚合酶聚合酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸二酯键磷酸二酯键子代子代DNADNADNADNA解旋酶解旋酶DNADNA分子分子碱基对间的碱基对间的氢键氢键形成脱氧核苷酸单形成脱氧核苷酸单链链DNA(DNA(水解水解) )酶酶DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键 游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸注：注：蛋白
10、质工程与基因工程密不可分，又称作第二代基因工程。蛋白质工程与基因工程密不可分，又称作第二代基因工程。 蛋白质工程蛋白质工程 (1)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对 进行分子设计。进行分子设计。(2)操作手段：基因修饰或基因合成。操作手段：基因修饰或基因合成。(3)设计流程：设计流程：蛋白质结构蛋白质结构2蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较一、在小题集训中洞悉命题视角一、在小题集训中洞悉命题视角1 1限制酶只能用于切割目的基因。限制酶只能用于切割目的基因。 ( ) ( )2 2DNADNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。连
11、接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。( )( )3 3E Ecolicoli DNA DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末 端。端。 ( )( )4 4质粒是小型环状质粒是小型环状DNADNA分子，是基因工程常用的载体。分子，是基因工程常用的载体。( )( ) 效果自评组合式设计效果自评组合式设计 5载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。定存在并表达。 ( )6利用利用PCR技术能合成目的基因。技术能合成目的基因。 ( )7目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。目的基因导入双子
12、叶植物一般采用农杆菌转化法。 ( )8检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交技术。技术。 ( )9蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。( )10蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。蛋白质工程的操作对象是蛋白质分子。 ( )考点二基因工程与蛋白质工程考点二基因工程与蛋白质工程3(2013广东四校联考广东四校联考)将人的干扰素基因通过基因定点突变，将人的干扰素基因通过基因定点突变，使干扰素第使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素
13、的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于于 ()A蛋白质工程蛋白质工程B细胞工程细胞工程C胚胎工程胚胎工程 D生态工程生态工程解析：蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突解析：蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。由题意知该技术属于蛋白质工程。完善的蛋白质分子。由题意知该技术属于蛋白质工程。答案：答案：A4(2013长沙模拟长沙模拟)下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，
14、不合理的是不合理的是 ()A基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质一种新的蛋白质B蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C当得到可以在当得到可以在70条件下保存半年的干扰素后，在条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可条件下，干扰素可以大量自我合成以大量自我合成D基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的解析：利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基解析：利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因后，再经基因表达大量产生。因后，再经基因表达大量产生。答案：答案：C
