基因工程作业复习提纲
一、名词解释
基因工程：基因克隆、显性质粒、质粒DNA、染色体DNA、Southern 印迹、Western印迹、PCR技术、限制性内切酶、相容性末端、部分酶切、标记基因、T克隆、表达载体、基因组文库、基因克隆、目的基因、RT-PCR、受体细胞、感受态细胞、外植体、基因工程药物、核酸疫苗、转基因动物、基因治疗、表达系统、包涵体蛋白、星活性、基因工程、结构基因、cDNA文库、启动子、酶单位、定量PCR、电穿孔转化法、基因枪法。
基因工程：（gene engineering）在体外将目的基因片段插入载体上，构建重组DNA（基因的新组合),并将其导入到原先没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定的增殖和表达的过程。基因工程的核心内容是基因克隆和基因表达。
基因克隆:（gene cloning）采用重组DNA技术，将不同来源的DNA 分子在体外进行特异切割，重新连接，组装成一个新的杂合DNA分子。在此基础上，这个杂合分子能够在一定的宿主细胞中进行扩增，形成大量的子代分子，此过程称为基因克隆。
显性质粒：对宿主细胞产生新的遗传表型的质粒，即表达型质粒。
质粒DNA：细菌或细胞染色体以外的，能自主复制的，与细菌或细胞共生的小型共价闭合双链环状DNA，对细菌的某些代谢活动和抗药性的表型有一定的作用。
染色体DNA：是生物体内主要的遗传物质，在细胞核或核区的染色体中，是有脱氧核苷酸组成的双链结构。
Southern印迹：(Southern blotting)通过Southern印迹转移将琼脂糖凝胶上的DNA分子转移到硝酸纤维滤膜上，然后进行DNA分子杂交，在滤膜上找到与核酸探针有同原序列的DNA分子。这种方法称为。Western印迹：（Western blotting）将蛋白质从电泳凝胶中转移到
硝酸纤维素滤膜上，然后同放射性同位素125I标记的特定蛋白质抗体进行反应。
PCR技术：（polymerase chain reaction）是通过模拟体内DNA复制的方式，重复变性、退火、延伸过程，在体外选择性的将DNA某个特殊区域扩增出来的技术。又称为基因的体外扩增。
限制性内切酶：(restriction enzyme)是能够识别双链DNA分子中的特异序列，并能切割双链DNA的一类内切酶。主要存在于原核细菌中，帮助限制外源DNA和保护自身DNA。
相容性末端：由同尾酶即不同的限制酶切割产生的末端是相同的，且是对称的，这样的相同的黏性突出末端称为相容性末端。
部分酶切：是指控制反应条件，使得酶在DNA序列上的识别位点只有部分得到切割，它的理论依据是酶切反应速度不均衡。
标记基因：（marker gene）是一种已知功能或已知序列的基因，能够起着特异性标记的作用，它是对目的基因进行标记的工具。
T克隆：将普通的克隆载体切成线状，并使之在3‘末端含有一个凸出碱基T的载体
表达载体：（expression vector）是指具有宿主细胞基因表达所需的调控序列，能使克隆的基因在宿主细胞内转录和翻译的载体。
基因组文库：（genomic DNA library）某种生物的基因组的全部遗传信息通过克隆载体贮存在一个受体菌中的群体之中，这个群体即为该生物的基因组文库。
目的基因：与优良性状相关的基因，即用于克隆的基因。
RT-PCR：属于定量PCR的一种，以一定时间内DNA的增幅量为基础进行DNA的定量分析。
受体细胞：指能够接受外源DNA并使其稳定维持的细胞，也只具有应用价值和理论研究的细胞。
感受态细胞：（competent cell）处于能够吸收外源DNA状态的细胞。
外植体：（explant）指用于离体培养中的活的植物组织、器官等材料。基因工程药物：就是指利用基因工程技术生产的药物。
核酸疫苗：（nucleic acid vaccine）又称基因疫苗或DNA疫苗，是利用基因重组技术将编码抗原的基因装入载体，然后直接导入动物体内，通过机体细胞的转录系统合成蛋白，产生的蛋白作为抗原诱导免疫系统产生免疫应答，即通过细胞和体液免疫反应产生抗体，从而达到预防和治疗疾病的目的。
转基因动物：利用DNA重组技术将外源基因导入动物基因组中使其表达，相应的动物称为转基因动物。
基因治疗：（gene therapy）是将目的基因放进特定载体中导入靶细胞或组织，通过替换或者补偿引起疾病的基因，或者关闭或抑制异常表达的基因来克服疾病的治疗方法。
表达系统：泛指目的基因与表达载体重组后，导入合适的受体细胞，并能在其中有效表达目的基因产物。
包涵体蛋白：在一定条件下，外源基因的表达产物在大肠杆菌中积累并致密的聚集在一起形成无膜的裸露结构。
星活性：（star activity）限制酶在非标准反应条件下，能切割一些与之特异型识别顺序类似的序列，降低酶切的特异性，这种现象称为星号活性。
结构基因：（structure gene）是一类负责编码蛋白质或RNA的基因。cDNA文库：（cDNA library）其来自于某一物种某种组织的mRNA，所以cDNA文库既有种属特异性，也有组织特异性。
启动子：是一段提供RNA聚合酶识别和结合的DNA序列，其位于编码基因上游。具有序列特异性、方向性、位置特异性和种属特异性。
酶单位：使1μg某种DNA在最适反应条件下和1小时内完全酶切所需的限制酶量。
定量PCR：（Polymerase Chain Reaction）广义概念的定量PCR技术是
指以外参或内参为标准，通过对PCR 终产物的分析或PCR 过程的监测，进行PCR 起始模板量的定量。狭义概念的定量PCR 技术是指用外标法（荧光杂交探针保证特异性）通过监测PCR 过程达到精确定量起始模板数的目的，同时以内对照有效排除假阴性结果(扩增效率为零)。
电穿孔转化法：是一种将极性分子穿过细胞膜导入细胞的一种物理方法，在这个过程中一个较大的电脉冲短暂破坏细胞膜的脂质双分子层从而允许DNA 等分子进入细胞。
基因枪法：（particle gun ）又称微弹轰击法，它是利用高速运行的金属微粒轰击细胞时能进入细胞内的现象，将包裹在金属微粒表面的外源DNA 分子带入细胞的基因转化方法。
二、简答及问答题
1、基因工程研究的技术路线是什么？
答：基因工程研究的技术路线如下图所示：
2、重组DNA的含义是什么？
答：在体外将目的基因片段插入载体上，构建重组DNA（基因的新组合),并使之进入到原先没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定的增殖和表达的过程。
3、为什么反转录酶在聚合反应中会出错?
答：反转录酶在聚合反应中会出错的原因：逆转录酶又称为RNA 指导的DNA聚合酶，以mRNA为模板合成cDNA，逆转录酶有5’→3’的聚合酶活性，而缺少聚合酶中起校正作用的3’→5’的外切核酸酶活性，发生突变而使聚合反应会出错。
3、天然DNA包括那些类型DNA？
答：天然DNA包括：染色体DNA，病毒和噬菌体DNA，质粒DNA，线粒体和叶绿体DNA
4、Northern印迹和Southern印迹的两个根本的区别是什么？
答：Northern印迹和Southern印迹两者的主要区别：
①印记转移过程中转移对象不同。Northern转移的是RNA,而Southern转移的是DNA。
②变性和洗脱处理方式不一样。与Southern不同的是，Northern变性处理不用NaOH，因为会水解RNA的2'-羟基基团。在转印后要用低盐缓冲液洗脱，在胶中不能加EB，否则会影响RNA
与硝酸纤维素膜的结合。
5、用于核酸杂交的硝酸纤维素膜和尼龙等膜固相支持物具有哪些优良特性?
答：硝酸纤维素膜具有以下优良特性：
1) 100％纯硝酸纤维素，不含醋酸纤维素，确保最佳的蛋白结合效果；
2) 有0.2和0.45u两种孔径，分别针对不同大小的蛋白样品；
3) 不需要甲醇预润湿。
尼龙膜具有以下优良特性：
1) 可以耐受严谨处理，不会收缩，破碎或撕裂；
2) 使用定位孔精确对齐；
3) 使用尼龙lift tab，易于移除膜。
6、严禁核酸杂交试验是如何控制的?
答：杂交反应的严紧程度有下面两个因素所决定：温度和盐浓度。强的碱基队才能耐受高的温度，而高的盐浓度使弱的碱基对间的配对变得稳定。因此，高度严紧的杂交在高温和低盐浓度下进行，而低严紧型杂交在低温和高盐浓度下进行。
7、什么限制性内切酶的星号活性? 受哪些因素影响？
答：限制酶在非标准反应条件下，能切割一些与之特异型识别顺序类似的序列，降低酶切的特异性，这种现象称为星号活性。
引起星号活性的因素有很多：甘油浓度高，酶过量，离子强度高，pH过高或者加入了有机溶剂，或者用其他2价阳离子如Mn2+、Cu2+、Co2+、Zn2+代替了Mg2+。
8、Klenow酶在基因工程中有什么作用？
答：（1）补平由核苷酸内切酶产生的5‘粘性末端；（2）DNA片段的同位素末端标记；（3）cDNA第二链的合成；（4）双脱氧末端终止法测定DNA序列。
9、克隆载体应具备特点？
答：1. 复制起点：因而至少可在一种生物体中自主复制。
2. 克隆位点：以供外源DNA插入。
3. 遗传标记基因：以指示载体或重组DNA分子是否进入宿
主细胞
4.安全性：不含有害基因，不会任意传播其他宿主细胞，尤其是人细胞。
10、阐述减少质粒和噬菌体载体上某种酶的识别位点的方法和原理? 答：方法：将质粒或噬菌体进行体内或体外突变，使某些酶的识别位点中的某些碱基变化，从而减少酶的识别。
原理：酶都有特异的识别序列，改变后就不能被识别。
11、什么是质粒的相容性？什么是不相容型？
答：质粒的相容性：两个质粒在同一宿主中能共存的现象。
质粒的不相容性：两个质粒在同一宿主中不能共存的现象。12、阐述Ti质粒的4个功能区？
答：A. T-DNA区：Ti 质粒进入植物细胞的只是约25kb的片段，这个片段称为T-DNA（transfer DNA); T-DNA两端各有25bp长的正向重复序列(LTS和RTS)。
B. Vir区：定位在T-DNA区上游的一组基因，它们的表达产物激活T-DNA向细胞的转移，使植物引发肿瘤，与脓杆菌的致病性相关（virulence）。
C. Con区：与脓杆菌之间的接合转移，即含有tra基因。
D. Ori区：该区的基因能控制Ti质粒的自我DNA复制。
13、什么是cDNA文库？同基因组文库有何差？
答：同mRNA互补的DNA称为cDNA。cDNA文库是以某一生物的总mRNA 为模板，在无细胞系统中，在反转录酶的作用下，首先合成一互补的DNA，即第一链，破坏模板后，再以第一联为模板合成第二链，得到的双链DNA称为cDNA。选用合适的载体，将合成的cDNA重组导入寄主细胞，经筛选得到的cDNA克隆群称为cDNA文库。由于cDNA技术合成的是不含内含子的功能基因，因此是克隆真核生物基因的一种通用方法。
由于细胞内的基因在表达的时间上并非是统一的，具有发育的阶段性和时间性，有些则需要特殊的环境条件。所以，cDNA文库是不可能构建的十分健全的，也就是说任何一个cDNA文库都不可能包含某一生物全部编码基因。
差别：（1）基因组文库克隆的是任何基因，包括未知功能的DNA 序列；cDNA文库克隆的是具有蛋白质产物的结构基因，包括调节基因；
（2）基因组文库克隆的是全部遗传信息，不受时空影响；cDNA文库克隆的是不完全的编码DNA序列，因它受发育和调节因子的影响；
（3）基因组文库中的编码基因是真实的基因，含有内含子和外显子；而cDNA克隆的是不含内含子的基因。
14、建立一个基因组文库后，如何鉴定一个含有目的基因的克隆？答：带有某一细菌基因的克隆通常可以直接看出来，因为基因表达引起了宿主细胞表型的可见变化。然而，真核生物的基因不都表达，则需要相应的方法来找出带有所需基因特定克隆。一个常用的方法是杂交：（1）从不同的克隆提取DNA，固定于硝酸纤维素滤膜上，然后用NaOH使之变性。
（2）探针必须能与所需的基因互补且被32P标记。探针可以是来自另一不同生物体的相关的基因，或是依据与基因特异相关蛋白质的氨基酸序列设计并经化学合成的一小段DNA分子。
（3）探针只会与特定基因进行碱基配对，冲洗滤膜后，未接合上的标记探针会被出去。
（4）烘干滤膜后进行放射自显影后，所需的克隆就以一个黑点在胶片上显示出来，这就是菌落或原位杂交分析。
15、有哪些可能的原因使一个基因在DNA文库中丢失?
答：（1）在构建文库过程中，操作不恰当，导致基因片段丢失，后者
不完整；（2）酶切得到的基因片段太大了，以至于不能导入受体细胞；（3）在目的基因中存在酶切位点，在酶切后基因被打断以致找不到了；（4）目的基因离酶切位点太远切割的到的片段太大，不能被有效克隆。
16、选择受体细胞的一般原则？
答：(1)便于重组体分子的导入
(2)能使重组体分子稳定存在于细胞中
(3)便于重组体筛选，表达载体所含的选择性标记与受体细胞的基因型必须相配。
(4)遗传稳定性高，易于培养。对于动物细胞而言，应对培养的适应性强，可以进行贴壁培养或悬浮培养，最好能在无血清的培养基中培养。
(5)安全性高，无致病性,不会对外界环境造成污染。
(6)受体细胞的蛋白酶基因缺失或蛋白酶含量低，有利于外源目的蛋白在受体细胞内表达积累。最好能使外源基因高效分泌表达。
(7)受体细胞在遗传密码子的应用上无明显的偏倚性。
(8)具有良好的蛋白质翻译后加工机制。
(9)在理论研究和生产实践上有较高的应用价值。
17、CaCl2诱导大肠杆菌转化法的可能机制？
答：(1) 在0℃的CaCl2低渗溶液中，细菌细胞发生膨胀，同时Ca2+使细胞膜磷脂层形成液晶结构，促使细胞外膜与内膜间隙中的部分核酸酶解离，形成感受态。
(2) Ca2+与DNA分子结合，形成抗DNase的羟基－磷酸钙复合物，并粘附在细菌表面。
(3) 当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时，细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动，并随之出现许多缝隙，为DNA分子提供了进入细胞的通道。
18、重组子筛选的营养缺陷型检测法？
答：根据目的基因在受体细胞中表达产物的性质，筛选出含目的基因的克隆子，如果目的基因产物能降解某些药物使菌株产生抗性标记，或基因产物与某些药物作用是显色反应，则可根据抗性或颜色直接筛选出含目的基因的克隆子。
前提：目的基因能在受体细胞中表达，不能表达则不能检测。
19、从细菌中提取基因组DNA，应采取哪些措施可获得高分子量的DNA?答：（1）提取过程中加入核酸酶的抑制剂；（2）提取操作温和，减少机械剪切力；（3）避免高温的环境，控制一定的pH；（4）保持一定的离子浓度。
20、阐述提高外源蛋白表达量稳定性的措施？
答：（1）构建融合蛋白表达系统
（2）构建分泌蛋白表达系统
（3）构建包涵体表达系统
（4）选择蛋白水解酶基因缺陷型的受体系统
21、用亲和层析纯化外源基因表达蛋白的原理？
答：原理是利用外源基因表达蛋白的特异性，使其与特定的抗体由于亲合力作用而结合，从而达到分离纯化的目的。
22、用IFNα来治疗哪些疾病？
答：可以治疗：白血病，肝炎，癌症，AIDS
23、为什么要研究和应用转基因动物？
答：可以：提高动物的生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物做器官移植的供体。
24、何理解基因工程两个特点？
答：其两个特点是分子水平上的操作和细胞水平上的表达。分子水平上的操作包括DNA分离、切割和连接（还有其他一些DNA的修饰等）。由于体外重组DNA的最终目的是要改变生物的遗传性，所以分子水平的操作和细胞水平上的表达式基因工程的两个最基本的特点。
25、简述复制子的结构和功能?
答：复制子是能够进行独立复制的一种遗传因子。每一个复制子都含有一个与特定的RNA聚合酶结合的序列和DNA复制起始位点。另外，复制子也包括一个复制的终止区。一个染色体可以使一个复制子（例如细菌的染色体）。一个失去了复制起点的DNA不能独立进行复制，但是，当它和另一个复制子连接起来时，就能在后者的带动下进行复制。
26、阐述SangerDNA测序法测定基因测序的原理？
答：双脱氧（2'，3'）-核苷酸可以象2'-脱氧核苷酸那样直接掺入新合成的DNA链中，但因3’端不具OH基，DNA链合成至此中断。由于双脱氧核苷酸在每个DNA分子中掺入的位置不同，故可根据不同长度的DNA片段测定出核苷酸序列。
27、用于克隆的DNA在质量上有那些要求？
答：（1）稳定性：保持DNA的高分子量和原有构型；（2）低蛋白质含量；（3）DNA样品中应不含RNA（4）不含可透析的小分子。
28、对于电泳分离DNA来说，琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶各有什么特点？
答：琼脂糖凝胶电泳分辨DNA片段的范围为0.2~50kb之间，用于DNA 和RNA的常规分析。
聚丙烯酰胺凝胶: 其分辨范围为1个碱基对到1000个碱基对之间，常用于小分子核酸和蛋白质分析。
29、说出4种外源DNA转化植物细胞的方法？
答：（1）脓杆菌介导的Ti质粒转化法（2)电穿孔转化法（3) 花粉管通道法（4)显微注射法（5) 激光微束穿孔转化法（任选四种）
30、用限制性内切核酸酶切割DNA后，经电泳检查，发现有拖尾现象，其可能的原因是什么？
答：1）蛋白与DNA的结合；2）酶混杂；3）酶切条件不适；4）有外
切核酸酶污染。
31、如果已知某一基因的功能及其编码的蛋白质氨基酸序列，可以通过何种方法克隆该基因？
答：可以通过合成核苷酸探针或设计简并PCR引物从cDNA文库或基因文组文库中筛选。或者利用相应的抗体从cDNA表达文库中筛选相应的克隆。
32、用蓝白斑筛选法区分重组子和非重组子的原理？
答：这种方法是根据组织化学的原理来筛选重体。主要是在λ载体的非必要区插入一个带有大肠杆菌β-半乳糖苷酶的基因片段，携带有lac基因片段的λ载体转入lac的宿主菌后，在含有5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal)平板上形成浅蓝色的噬菌斑。外源基因插入lac（或lac基因部分被取代）后，充足的噬菌体将丧失分解X-gal 能力，转入lac宿主菌后，在含有5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal)平板上形成白色的是菌斑，非重组的噬菌体则为蓝色噬菌斑。
33、放射性抗体检测法的基本原理是什么？
答：这一方法的原理是根据抗体、抗原分子的三个基本特性而设计的一种筛选鉴定重组体的方法。这三个基本特性是：（1）抗体分子可以牢固地吸附在固体基质上而不被洗脱掉；（2）一个抗原可以同几种不同的抗体结合；（3）抗体分子可以通过碘化作用被标记）。
生物选修3知识点 专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过，赋予生物以，创造出。基因工程是在 上进行设计和施工的，又叫做。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别的核苷酸序列，并且使每一条链中的两个核苷酸之间的断开，因此具有。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和。 2.“分子缝合针”—— (1)两种DNA连接酶（）的比较： ①相同点：都缝合键。 ②区别：来源于大肠杆菌，来源于T4噬菌体， 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来； 而能缝合两种末端，但连接的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。 DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 必须需要模板 3.“分子运输车”—— （1）载体具备的条件：①。 ②，供外源DNA片段插入。 ③，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是 ,它是一 种 。
（3）其它载体： (二)基因工程的基本操作程序 第一步： 1.目的基因是指：基因。 2.原核基因采取获得，真核基因是。人工合成目的基因的 常用方_ 和_。 3. 从基因文库中获取 基因文库（1）概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入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）类型：基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库） （1）原理： （2）过程：第一步：加热至90～95℃； 第二步：冷却到55～60℃，； 第三步：加热至70～75℃，。 第二步：（核心步骤）
基因工程 绪论 1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。作动词：基因的分离和重组的过程。 2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。供体、受体和载体是基因工程的三大要素。 3、基因工程诞生的基础 三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。 三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现 3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶 1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。 2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数 3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割 4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。 5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。 6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。 7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。 8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA，连接反应是吸能反应，最适反应温度是4至15度，最常用的是T4连接酶。 9、S1核酸酶：特异性降解单链DNA或RNA。
专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过________________________，赋予生物以 _____________________，创造出______________________________________。基因工程是在____________上进行设计和施工的，又叫做__________________。 1. （1 （2 （3 2. (1)两种DNA ②区别：E· (2)与DNA 酸二酯键。 3. （1 （2 _____________________的双链___________DNA （3）其它载体： _________________________________ (二)基因工程的基本操作程序 第一步：__________________________ 1.目的基因是指： ______________________________________________________ 。 2.目的基因可采取_______________-获得，也可以用_____________________。人工合成目的基因的常用方 法有________________和_________________。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：_____________________ 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是________________，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 _______________。此方法的受体细胞多是 ____________。将目的基因导入微生物细胞：★原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少， 最常用的原核细胞是 ____________，其转化方法是：先用 ________处理细
基因工程各章知识点 第一章绪论 1．基因工程的首例操作实验 三大理论基础：DNA是遗传物质、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码的破译和遗传物质传递方式的确定 三大技术基础：限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割、DNA连接酶的发现与DNA片段的连接、基因工程载体的研究与应用 基因工程的诞生： 72年，P.Berg首次实现体外DNA重组：体外用EcoRI分别切割SV40和λDNA,并用T4 DNA连接酶连接成为重组的杂种DNA分子 73年，S.Cohen 体外重组DNA并转化：具Kanr的E.Coli质粒R6－5和具Tetr的E.Coli质粒pSC101切割并连接转化的大肠杆菌具有双重抗性 S.Cohen 和H.Boyer首次实现真核基因在原核中表达：将非洲爪蟾的DNA与E.Coli质粒（pSC101）体外切割并连接，转化大肠杆菌 2．基因工程的基本概念 基因工程是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种新物体（受体）内，使之稳定遗传并表达出新产物或具有新性状的DNA体外操作技术，也称为分子克隆或重组DNA 技术。 供体、载体、受体是基因工程的三大基本元件。 3．基因工程的基本操作过程 a分离目的DNA片段：酶切、PCR扩增、化学合成等。 b重组：体外连接的DNA和载体DNA，形成重组DNA分子。 c转化：将重组DNA分子导入受体细胞并与之一起增殖。 d筛选：鉴定出获得了重组DNA分子的受体细胞。 e对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。 第二章载体 1．理解用PBR322和PUC18作载体的克隆外源基因的原理。答案不确定 PBR322作载体的克隆外源基因的原理:PBR322质粒具有12 种限制性内切酶的单一识别位点：Tet r 基因内有7个酶切位点：Bam HⅠ，SalⅠ：Amp r基因内有3 个酶切位点：PstⅠ。Eco RⅠ和HindⅢ不在抗生素基因内，不导致插入失活。 如果在pBR322质粒的Tet r基因内位点插入外源DNA片断，将切断了tet r基因编码序列的连续性，使tet r 失去活性，产生出Amp r Tet s表型的重组pBR322质粒，转化入Amp s Tet s的大肠杆菌细胞。先涂布在含氨苄青霉素的选择培养基上，筛选出具Amp r菌落，再将它们影印于含四环素的选择性培养基上。插入外源片断的重组质粒不能在这种培养基上生长，这样就找出了含重组质粒的大肠杆菌。如果在pBR322质粒的Amp r基因内位点插入外源DNA片断，则反之。 PUC18作载体的克隆外源基因的原理：
-1 -
ACGTTAGA CGTTAGAT GTTAGATC 先找出共同的序列是GTTA然后向左、向右找，得到重组的互补序列 ATACGTTAGATC 则靶序列是 TATGCAATCTAG 依照此种方法得出图2的靶序列。 5. 第11题：这题主要就是区分蛋白质工程和基因工程这两个概念，很多同学混淆这两个概念。 6. 第13题：首先得知道基因工程的“四步曲”是什么，然后弄清楚碱基互补配对发生的过程。 7. 第21题第（3）：用同一种限制性核酸内切酶切割运载体与 目的基因，再用DNA连接酶连接，得到的产物有3种，目的基因——载体连接物，载体一—载体连接物，目的基因一一目的基因连接物。 三、教师总结。 课后： 四、布置课后作业。结合，催化遗传信息的转录 C一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因 D解旋酶能作用于氢键，在转录或翻译时使DNA分子双链打开 3.科学家已能运用基因工程技术，让羊合成 并分泌抗体。相关叙述不正确的是 A该技术将导致定向的变异B受精卵是理想的受体细胞 C宜采用PCR技术扩增目的基因 D卵巢分泌的孕激素能促进抗体的产生 【分析】真核细胞的基因中有内含子，在转录过程中内含子和外显子都要转录，在形成成熟NRA 时，要把与内含子相应的RNA片断切除掉，而原核细胞中没有这类酶，所以若将真核基因在原核细胞中表达，先要把真核细胞基因的内含子去掉。当把切割后的运载体与目的基因片段混合，在加入DNA连接酶后，有可能是两个目的基因片段相连成一个环状DNA或是可能是一个目的基因片段与运载体相连成一个环状DNA 或是两个运载体相连，所以会产生三种环状DNA分子。__________________________ 学生自我小结。 板书设 计 单位结构 真核生物 核苷酸基因 现代 技 术“ 原核生物 基因工程 -2 -
专题一基因工程 一【高考目标定位】 1、专题重点：DNA重组技术所需的三种基本工具；基因工程的基本操作 程序四个步骤；基因工程在农业和医疗等面的应用；蛋白质工程的原理。 2、专题难点：基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基 因；利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。 二【课时安排】2课时 三【考纲知识梳理】 第1节DNA重组技术的基本工具 教材梳理： 知识点一基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行格的设计，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。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。 注意：对本概念应从以下几个面理解： 知识点二基因工程的基本工具 1.限制性核酸切酶——“分子手术刀” （1）限制性切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。 （2）限制性切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。（3）限制性切酶的切割式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” （1）来源：大肠杆菌、T4噬菌体 （2）DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 （3）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸
二酯键，T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。注意：比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA 解旋。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （1）分子运载车的种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。 （2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。②是利用它在受体细胞对目的基因进行大量复制。 （3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性切酶切点③有一定的标记基因，便于筛选。 思维探究：知识点3、4、5主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。在这部分容学习时，应关心的问题之一是：限制酶从哪里寻找？我们可以联想从前学过的容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有保护机制？进而联想到可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就对“限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的认识提高了一个层次。 基因进入受体细胞的载体──“分子运 输车”的学习容，不能仅仅着眼于记住这几个 条件，而应该深入思考每一个条件的涵，通过 深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些条件 才能充当载体。 教材拓展： 拓展点一限制酶所识别序列的特点 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱
1.1DNA重组技术的基本工具 1、（a）基因工程的诞生 （一）基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过技术，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。基因工程是在水平上进行设计和施工的，又叫做。 2、（a）基因工程的原理及技术 原理：基因重组 技术：（一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有 性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和。 2.“分子缝合针”—— DNA连接酶）的比较： (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T 4 ①相同点：都缝合键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的 DNA连接酶能缝合，但连接平末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T 4 的之间的效率较。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”—— （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中。②具有 限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立 于，并具有能力的双链 DNA分子。（3）其它载体：
一．知识网络 概念：又叫 DNA 重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计， 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，创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 来源：主要从原核生物分离纯化 限制性核酸内切酶（限制酶） 作用：识别双链DNA 中某种特定的核苷酸序列，并使特 定部位的磷酸二酯键断 开 结果：产生黏性末端或平末端 基 来源：大肠杆菌 本 作用 ：连接黏性末端 工 来源：T 4 噬菌体 具 作用：可连接两种末端 常用载体：质粒 能在受体细胞中复制并稳定保存 基因进入受体细胞的载体 必备条件 具有一至多个限制酶切点 （“分子运输车”） 具有标记基因 E ·coliDNA 连接酶 T 4 DNA 连接酶 （“分子手术刀”） DNA 连接酶 “分子缝合针” 基 因工程
基因工程核心知识点 一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 （3）结果：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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形 成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 *比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA 连接酶的异同点。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 【解题技巧】 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(4)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等。 2.获得目的基因的方法
精编高一下册《基因工程及其应用》知识点 梳理：生物篇 1.概念：按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2.原理基因重组 3.工具： A.基因的剪刀：限制性内切酶 ①分布：主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果：产生黏性未端(碱基互补配对)。 B.基因的针线：DNA连接酶 ①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 C.基因的运载工具：运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、具有多个限制酶切点。
c、有某些标记基因。 ③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。 4.基因操作的基本步骤： ①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等 ②目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)：用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA(运载体)，使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子(重组质粒) ③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞 ④目的基因检测与表达 检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。 表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死;胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。 5.转基因生物和转基因食品的安全性
第一节 基因工程的概述 能分析出基因工程的载体所具备的条件。 一、基因工程的诞生和发展 1．基因工程的理论基础 （1）艾弗里证明了DNA 是__________；沃森和克里克阐明了DNA 分子的______________；尼伦贝格等破译了__________。 （2）限制性__________酶和__________酶等工具酶、质粒等载体和________酶的发现，直接促使了基因工程的诞生。 （3）基因工程的诞生和发展经历了三个时期：1973～1976年为________，1977～1981年为________，1982年以后为__________________________。 1973年，美国科学家______等将两种不同来源的DNA 分子进行体外重组，并首次实现了重组DNA 分子在大肠杆菌中的表达，创立了______________的新技术——基因工程。 2．基因工程 基因工程是指在体外通过人工“______”和“______”等方法，对生物的基因进行______和__________，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的________的技术。因而，基因工程又称为____________。基因工程是在基因水平上操作、改变生物的________的技术。 预习交流 根据基因工程的概念分析，基因工程的操作对象、操作环境、操作水平和基本方法分别是什么？ 二、基因工程的工具——酶与载体 1．限制性核酸内切酶——分子手术刀 科学家们陆续发现了____________限制性核酸内切酶。每种限制性核酸内切酶只能识别特定的__________，并在特定的位点上切割DNA 分子。 大部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时，切口处的两个末端都带有伸出的由若干特定核苷酸组成的单链，这种单链称为“__________”。 少部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时产生“__________”。 2．DNA 连接酶——分子针线 DNA 连接酶可将用同一种______________切割形成的“__________”或“__________”连接起来。 3．载体——将外源基因导入受体细胞的运载工具 常用的载体有______、__________、____________等。其中______是最早应用的载体。它是细菌细胞中的一种很小的____状DNA 分子。 预习交流 1．限制性核酸内切酶主要分布在哪里？其本质是什么？ 2．载体有什么作用？ 三、基因工程的一般过程和技术 基因工程是现代生物技术的核心，其基本过程包括五大步骤。
专题1 基因工程 ※基因工程的概念： 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 ﹡原理：基因重组 ﹡目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 ﹡意义：能够打破生物种属的界限（即打破生殖隔离，克服远源杂交不亲和的障碍），在分子水平上定向改变生物的遗传特性。 ﹡操作水平：DNA分子水平 【思考】： （1）基因工程的物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。 （2）基因工程的结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。 （3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。 一、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 （3）结果：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（回文结构特点）。 ①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。 ②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶
（1）分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类 （2）功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 ★两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键 ②区别：E．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接； T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。 (3)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 （4）与DNA分子相关的酶
-高考生物基因工程专项知识点 基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力 的手段，下文是为考生准备的生物基因工程专项知识点的内容。 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 (一)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 (3)结果：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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶(E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而
T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 (2)最常用的载体是??质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 (1)原理：DNA双链复制 (2)过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链;第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链;第三步：加热至70～
醛酸酶基因的控制下，转录形成mRNAmRNA指导多聚半乳糖醛酸酶的合成，在多聚半乳糖醛酸酶的作用 下，细胞壁结构被破坏导致细胞软 化。 而在图1-6中，应用基因工程技术，番茄细胞中导入了抗多聚半乳糖醛酸酶基因，转录形成的mRNA不为蛋白质编码，而与指导多聚半乳糖醛酸酶合成的mRNA互补配对，使mRNA 不能翻译产生多聚半乳糖醛酸酶，达到番茄抗软化的目的。 并强调，抗多聚半乳糖醛酸酶基因是外源的目的基因。 对于活动中的“分析2 ”提示学生可以参考图1-6进行设计。 三、对学生进行课堂检测，反馈教学效果。 1. 在基因工程中，若目的基因 是真核生物的某基因，则用鸟枪法和合成法获得的目的基因有差异。下列关于这种差异的叙述中，正确的是（） A鸟枪法获得的目的基因不含内含子 B合成法获得的目的基因含有内含子 C合成法获得的目的基因需要用限制性内切酶处理 D鸟枪法获得的目的基因需要用限制性内切酶处理 2. 下列获取目的基因的方法中 需要模板链的是（） ①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人 工合成 A①②③④B①②③ C②③④D②③ 3. 在基因工程技术中，下列何种目的基因一般以直接分离基因的方法获得（）A人的胰岛素基因B蚕的蚕丝蛋白基因C芽孢杆菌的抗虫蛋白D采豆储臧蛋白基因 4. 下列各项中，不可作为基因学生在老师的指导下依次认真分 析图1-5和图1-6。 学生参考教材中的图1-6进行设计：如果以大肠杆菌为受体，以人生长激素基因为目的基因，通过基因工程生产人生长激素的过程。
工程中的标记基因的是（） A抗性基因B发光基因 C产物具有颜色反应的基因 D储藏蛋白的基因 5. 培育转基因植物时，理想的 运载体是（） A 土壤农杆菌 B 大肠杆菌C硝化细菌 D 枯草杆菌 6. （多选）下列关于基因工程 的说法中，正确的是（） A基因工程可以定向地改变生物的性状 B基因工程可以克服远缘杂交不亲和的障碍 C基因工程可以从根本上治疗遗传病 D基因工程可以改善粮食作物的蛋白 质含量课后： 四、布置课后作业。 学生自我小结。 § 1.1基因工程的概述 -、基因工程的一般过程与技术 1. 基因工程的一般过程 2. 例：抗软化番茄是如何培育出来 的? 教学札记 三、其他补充教学资料（各位教师根据各班教学 特点选择补充资料，可另附纸）学生认真完成课堂检测的题目, 检查自己学习的效果。 板书设计
基因工程 一、基因工程的概念 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。由于基因工程是在 二、基因工程的基本工具 1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀” 2、DNA连接酶-----“分子缝合针” 3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车” 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）存在：主要存在于原核生物中。 （2）特性：特异性，一种限制酶只能 识别一种特定的核苷酸序列，并且能在 特定的切点上切割DNA分子。 （3）切割部位：磷酸二酯键 （4）作用：能够识别双链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。
（5）识别序列的特点： （6）切割后末端的种类：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。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。
2．“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 （2）类型 相同点：都连接磷酸二酯键 3．“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件： 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。 (2)最常用的载体是质粒，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。 (3)其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (4)载体的作用: ①作为运载工具，将目的基因送入受体细胞。 ②在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 【解题技巧】 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的
第三节蛋白质工程 一、选择题 1.蛋白质工程的目标是( ) A.通过对基因进行诱变,产生新的蛋白质 B.通过基因重组,合成生物体本来没有的蛋白质 C.根据人们对蛋白质功能的特定需求,改造或制造蛋白质 D.生产大量的蛋白质 解析:蛋白质工程是指为了满足人类的生产和生活的需要,以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础,通过基因修饰或合成新的基因,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。 答案:C 2.对蛋白质的改造有大改、中改和小改之分,其划分的依据是( ) A.蛋白质分子的复杂程度 B.操作过程的复杂程度 C.蛋白质改造部位的多少 D.蛋白质数目的多少 解析:蛋白质的改造有大改、中改、小改,其划分的依据是蛋白质改造部位的多少。 答案:C 3.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括哪几种?( ) ①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质进行拼接 ③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 ④直接改变蛋白质的空间结构 A.①② B.①②③
C.②③④ D.①②④ 解析:蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换,能对不同来源的蛋白质进行拼接,能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。 答案:B 4.蛋白质工程与基因工程相比,其突出特点是( ) A.基因工程原则上能生产任何蛋白质 B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质 C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现 D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第三代基因工程 解析:蛋白质工程通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需求,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。 答案:B 5.下列关于蛋白质工程应用的叙述,不正确的是( ) 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。在大肠杆菌中生产人胰岛素利用的是基因工程。 答案:C 6.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
基因工程细胞工程知识点汇总 一、基因工程 （一）基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 （3）结果：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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，
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。 （2）最常用的载体是 质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步：基因表达载体的构建 1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因是抗生素基因。
高中生物基因工程核心知识点 专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，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。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 （3）结果：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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，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。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
第一章基因工程概述 1.什么是基因工程，基因工程的基本流程？ 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，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遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大 要素。 1.分离目的基因 2.限制酶切目的基因与载体 3.目的基因和载体DNA在体外连接 4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养 5.选择、筛选含目的基因的克隆 6.培养、观察目的基因的表达 第二章基因工程的载体和工具酶 1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件？ ?具有对受体细胞的可转移性或亲和性。 ?具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。 ?具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。 ?具有合适的筛选标记。 ?分子量小，拷贝数多。 ?具有安全性。 2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型？ 1、自主复制性 2、可扩增性 3、可转移性 4、不相容性 主要类型有 1.克隆质粒 2.测序质粒 3.整合质粒 4.穿梭质粒 5.探针质粒 6.表达质粒3. 质粒的构建 （1）删除不必要的 DNA 区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源 DNA 片段的装载量。一般来说，大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。 （2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证 DNA 重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因， 提高质粒的拷贝数 （3）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受 体细胞。 （4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的 DNA序列，即多克隆接头（Polylinker），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一 化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。 （5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。 4. 什么是人工染色体载体？ 将细菌接合因子、酵母或人类染色体上的复制区、分配区、稳定区与质粒组装在一起， 即可构成染色体载体 5. 什么是穿梭载体？ 人工构建的、具有两种不同复制起点和选择标记、可以在两种不同的寄主细胞中存活和复制的载体。 6.入-噬菌体载体及构建 -DNA为线状双链DNA分子，长度为48.5kb，在分子两端各有12个碱基的单链互补粘性末端。 ?1缩短长度提高外源 DNA 片段的有效装载量删除重复的酶切位点 ?引入单一的多酶切位点接头序列，增加外源DNA片段克隆的可操作性 ?灭活某些与裂解周期有关基因。 ?使λ-DNA载体只能在特殊的实验条件下感染裂解宿主细菌，以避免可能出现的污染