基因工程1

第1讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ）2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）(Ⅱ）3。

基因工程的应用(Ⅱ）4.蛋白质工程（Ⅰ）1。

基因的结构与功能（生命观念)2。

基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维）3。

基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究）4.正确看待转基因生物与环境安全问题（社会责任）考点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。

(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作用结果错误!—错误!（2）DNA连接酶(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点错误!③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

3．基因工程的基本操作程序（1)目的基因的获取①从基因文库中获取②人工合成错误!③利用PCR技术扩增（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(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(4)目的基因的检测与鉴定4。

PCR技术(1)原理：DNA复制。

（2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

（3）条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸.（4)扩增过程变性温度上升到90～95 ℃左右，双链DNA解链为单链复性温度下降到55～60 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到70～75 ℃左右，Taq 酶从引物起始合成互补链,可使新链由5′端向3′端延伸（5）结果：上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加.PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。

专题1 基因工程 1。

5 蛋白质工程的崛起一、选择题1．蛋白质工程的实质是(）A．改造蛋白质B．改造mRNAC．改造基因D．改变氨基酸解析：蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特殊要求，对蛋白质的结构进行分子设计，由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质结构进行设计改造，必须从基因入手。

答案:C2．葡萄糖异构酶（GⅠ)在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,科学家对GⅠ基因进行体外定点诱变,以脯氨酸（Prol38)替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达,结果最适反应温度提高10～12 ℃。

这属于生物工程中的（)A．基因工程B．蛋白质工程C．发酵工程D．酶工程解析：酶工程的重点在于对已存在的酶合理充分利用（如：加酶洗衣粉、嫩肉粉等)，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。

通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。

答案:B3．下列哪项不是蛋白质工程中的蛋白质分子设计(）A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换B．对不同来源的蛋白质分子进行拼接组装C．从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质D．设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列解析：蛋白质工程的重要方面是蛋白质的分子设计,它可以分为三类：一是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换,二是对不同来源的蛋白质进行拼接组装，三是设计制造自然界中全新的蛋白质。

D项中的内容是合成基因，属于基因工程.答案：D4．下列不属于蛋白质工程成果的是(）A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性B．生产出鼠—人嵌合抗体C．将t。

PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺D．蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍解析:A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造，属于蛋白质工程的成果。

而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用，属于酶工程的成果.答案：D5．下列关于蛋白质工程应用的叙述错误的是（）A．蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂解析：蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因，进而控制合成或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。

考点79 基因工程（一）高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆1．基因工程的概念（1）供体：提供目的基因。

（2）操作环境：体外。

（3）操作水平：分子水平。

（4）原理：基因重组。

（5）受体：表达目的基因。

（6）本质：性状在受体体内的表达。

（7）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。

2．DNA 重组技术的基本工具（1）限制性核酸内切酶(简称：限制酶)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。

（2）DNA 连接酶①种类：按来源可分为E ·coli DNA 连接酶和T 4DNA 连接酶。

②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。

③DNA 连接酶和限制酶的关系（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⎩⎪⎨⎪⎧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考向一 限制性核酸内切酶、DNA 连接酶等酶的作用1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②【参考答案】C【试题解析】限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA 双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。

解题技巧确定限制酶的种类（1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。

②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和Eco RⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。

基因工程知识点基因工程1、操作水平:DNA分子水平目的:定向改变遗传物质或获得基因产物。

理论基础：1）物质基础一一脱氧核甘酸2）结构基础一一规则的双螺旋结构3）中心法则，共用一套遗传密码2、基因工程（geneticengineering）:指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。

上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）,而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。

（基因操作、遗传工程、重组DNA技术）。

1973年诞生的基本用途:分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源;大规模生产生物活性物质；设计、构建生物的新性状甚至新物种。

3、重组DNA技术：是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术其核心步骤是DNA片段之间的体外连接。

4、基因工程的基本形式：第一代基因工程蛋白多肽基因的高效表达经典基因工程第二代蛋白编码基因的定向诱变蛋白质工程第三代基因工程代谢信息途径的修饰重构途径工程第四代基因组或染色体的转移基因组工程5、基因工程诞生的理论基础:理论上的三大发现1】证实了DNA是遗传物质；2】揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机理；3］遗传密码的破译和遗传信息传递方式的确定。

6、DNA双螺旋:带负电的糖一磷酸骨架在外侧,碱基在螺旋中间相互堆叠，以5'-3'方向反向平行关系。

第二章用于核酸操作的工具酶1、寄主的限制和修饰现象：［1］作用:保护自身DNA不受限制；破坏入侵的外源DNA,使之降解。

【2】入侵噬菌体的子代便能高频感染同一宿主菌，但却丧失了在其原来宿主细胞中的存活九因为它们在接受新宿主甲基化酶修饰的同时,也丧失了原宿主菌甲基化修饰的标记。

2、限制性核酸内切酶的命名：如:HindI属名(H)+种名(in)+株名(d)+类型(I)II型限制性核酸内切酶的基本特性:识别双链DNA分子中4-8对碱基的特定序列,大部分酶的切割位点在识别序列内部或两侧,识别切割序列呈典型的旋转对称型回文结构。

第四章酶同尾酶：有一类限制性内切核酸酶，他们来源各异，识别的靶序列也不同，但切割后能产生相同的粘性末端，称为同尾酶。

同裂酶：是一类来源于不同的微生物，能识别相同的靶序列的限制性内切核酸酶。

首次发现的酶叫原型酶，而后发现的与原型酶识别序列相同的酶叫做原型酶的同裂酶。

其中，识别序列相同、而切割位点与原型酶不同的酶叫做新裂酶。

Klenow酶：枯草杆菌蛋白酶可以将DNA聚合酶Ⅰ水解为N端的小片段和C端的大片段。

其中的大片段被称为Klenow片段。

它保留了DNA聚合酶Ⅰ的5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，但缺少完整的Klenow酶的5'→3'外切酶活性。

Klenow酶的3'→5'外切酶活性保证了其合成DNA时的准确性。

反转录酶：即依赖于RNA的DNA聚合酶，具有5′→3′DNA合成活性和很强的RNAaseH活性，但是无3′→5′外切活性。

反转录酶能以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA（cDNA）。

限制性核酸内切酶：是一类能够识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并切割DNA双链结构的内切核酸酶。

DNA连接酶：是能催化双链DNA片段靠在一起的3‘-OH末端与5’-P末端之间通过生成磷酸二酯键，使两末端连接的一种核酸酶黏性末端：指DNA分子在限制性内切核酸酶的作用下形成的具有互补碱基的单链延伸形成的末端结构，他们能够通过互补碱基间的配对而重新连接起来。

平末端：平末端指DNA分子两条链在限制性内切酶作用下断裂的位置是处在一个对称结构的中心，形成的一种平齐的末端结构类型。

星号活性(staractivity):也称星活性，同一类限制性内切酶在某些反应条件变化时酶的专一性发生改变，许多酶的识别位点会改变，导致识别与切割序列的非特异性，最值这种现象称为星号活性。

限制与修饰现象：限制作用：即在一种宿主细胞生长良好的入噬菌体，但在另一种宿主细胞中生长很差。

第1章基因工程（自我检测）（一）DNA重组技术的基本工具1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。

2、限制性核酸内切酶（1）切割DNA的工具是，又称。

（2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。

（3）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。

（4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和。

3、DNA连接酶——“分子缝合针”根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为coliE⋅DNA连接酶。

coliE⋅DNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。

另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。

T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低。

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）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。

（4）其他载体还有和等。

（5）作为载体必须具备以下条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。

（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。

第一节基因工程概述一、选择题1.质粒之所以能作为基因工程的载体,其理由是( )A.含蛋白质,从而能完成生命活动B.具有环状结构而保持连续性C.RNA能指导蛋白质的合成D.能够自我复制,能携带目的基因解析:质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并能自我复制的双链环状DNA分子。

其上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点,供一种或多种外源DNA片段插入。

携带外源DNA片段的质粒在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制。

此外,质粒DNA上有特殊的遗传标记基因。

答案:D2.基因工程是DNA分子水平的操作,下列有关基因工程的叙述,错误的是( )A.限制性核酸内切酶只用于切割获取目的基因B.载体与目的基因必须具有相同的黏性末端,才能被DNA连接酶连接C.基因工程所用的工具酶是限制性核酸内切酶,DNA连接酶D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测解析:在基因工程中,需要用限制性核酸内切酶切割目的基因和载体,以便产生能相互连接的黏性末端;在将具有互补黏性末端的DNA片段连接时需要DNA连接酶;带有目的基因的载体是否进入受体细胞要用标记基因检测。

答案:A3.下列有关限制性核酸内切酶识别的叙述,不正确的是( )A.从反应类型来看,限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应B.限制性核酸内切酶的活性会受温度、pH等外界条件的影响C.一种限制性核酸内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列D.限制性核酸内切酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的几率就越小解析:限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

其作用对象是磷酸二酯键,能使其断裂。

酶的活性受温度、pH的影响。

一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列,序列越短,出现该序列的几率就越大。

答案:D4.人们常选用带有一个抗生素抗性基因的细菌质粒作为载体,该抗性基因的主要作用是( )A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.加强质粒分子的感染性D.便于与外源基因连接解析:标记基因的作用是利于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

1.基因工程:是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序。

2.限制性内切核酸酶:是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并由此处切割DNA双链的核酸内切酶。

3.粘性末端:指DNA分子在限制酶的作用下形成的含有几个核苷酸单链的末端，它们能够通过互补碱基间的配对而重新环化起来4.平末端:当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端5.酶的星号活性:极度非标准反应条件下,当条件改变时许多限制酶的识别位点会改变，导致与切割序列的非特异性，这种现象称为星号活性6.载体:将外源DNA或基因携带进入宿主细胞进行扩增或表达的工具7.质粒的不相容性:两种质粒在同一宿主细胞中不能共存的现象8.PCR引物:在PCR反应中，与待扩增的DNA两侧碱基互补的寡核苷酸片段，其本质是单链DNA9.cDNA文库:指将某种生物体基因组转录的全部mRNA经反转录产生的cDNA片段,分别与克隆载体重组，储存于某种受体菌中，该群体就称该生物基因组的cDNA 文库10.基因组文库:指将某种生物体的全部基因组DNA用限制性内切酶或机械力量切割成一定长度范围的DNA片段，在与合适的载体在体外重组，并转化相应的宿主细胞，获得的所有阳性菌落，这个群体就称为该生物基因组文库11.DNA体外重组:将外源DNA用DNA连接酶在体外连接到合适的载体DNA上12.感受态细胞:经过适当处理后容易接受外源DNA进入的细胞13.受体细胞:从实验技术上讲是能摄取外源DNA并使其稳定维持的细胞14.报告基因:一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因，也就是说是一-个其表达产物非常容易被鉴定的基因。

把它的编码序列和基因表达调节顺序相融合形成嵌合基因，或与其它目的基因相融合，在调控序.列控制下进行表达，从而利用它的表达产物来标定目的基因的表达调控，筛选得到7转化体15.简并序列:分子生物学中，同-种氨基酸具有两个或更多个密码子现象称为密码子的简并性，这样的序列就叫兼并序列16.目的基因:那些已被或者准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段17.同尾酶:来源不同，识别靶序列不同,但产生相同的粘性末端的核酸内切酶。