生物分子学第9章基因工程
第九章基因工程学习目标掌握：1．基因工程的概念。
2．基因工程的基本过程。
熟悉：1．基因工程常用工具酶2．基因工程载体必备的条件和常用载体了解：1．基因工程在科研和临床中的应用。
1973年，是Cohen等人首次将不同DNA分子在体外进行连接获得重组DNA分子，并在大肠杆菌中成功表达，由此开创了基因工程。此后，基因工程作为分子生物学的一项重要技术得到了迅速发展。基因工程(geneticengineering)又称为分子克隆技术或重组DNA技术，是将目的DNA与具有自我复制能力的载体DNA连接形成重组DNA分子，然后将其导入受体细胞中进行复制或表达相关基因产物的过程。利用基因工程可以得到大量的目的DNA分子或目的基因的表达产物，并对其产物进行分析。在遗传病、心血管病、肿瘤等多种疾病的研究和治疗提供了新的方法和途径，它对生命科学的发展起到了不可估量的作用。
第一节基因工程的工具酶基因工程中需要对DNA分子进行切割、重新连接、修饰及合成等操作，这些过程中需要许多酶类来完成，主要有限制性核酸内切酶、外切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶以及反转录酶等。基因工程中常用的工具酶见表9-1。
（一）命名原则及分类限制酶的命名根据首次发现该酶类的细菌的属名与种名相结合的原则，通常用三个斜体字母的缩略语来表示。第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写；
第二、第三个字母取自该细菌的种名，用小写；
若细菌有株系，则用第四个字母代表株；
若同一菌株含有多种限制酶，则用罗马数字表示其发现和分离的先后顺序。
例如：
EcoRI：E代表Escherichia属co代表coli种R代表RY13株I代表该菌株发现分离出的第一种酶限制酶根据结构及作用方式不同可分为三类：I型、II型及III型，反应均需要Mg2+参与。I型限制性内切酶是一类兼有限制性内切酶和修饰酶活性的多亚基蛋白复合体。它们可在远离识别序列的任意处切割DNA链。因其不能产生特异性的限制片段和明确的凝胶电泳条带。III型限制性内切酶也是一类兼有限制一修饰两种功能的酶。它们在识别序列之外附近切开DNA链，并且要求DNA分子中存在两个反向的识别序列以完成切割，这类酶很少能产生完全切割的片段。由于I型和III型酶的特异性不强，因此，都不具备实用价值，基因工程不使用。
2014年高考生物（第01期）大题狂做系列 专题09 生物技术实践（含解析）
1．普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的淀粉酶基因转入酵母菌中，经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母茵菌种(过程如图甲所示)。
(1)图甲中，过程①需要的酶有_____________。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以________作为唯一碳源。②、③过程需重复几次，目的是________________。
(2)某同学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学
的接种方法是___________________；推测该同学接种时可能的操作失误是_______。
(3)以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种______菌的发酵罐需要先排气，其原因是__________________________。
(4)用凝胶色谱法分离淀粉酶时，在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质，相对分子质量较_______。
物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出。
考点：本题考查微生物培养等相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
2．传统生物技术与我们的现代生活依旧非常贴近，请对下面相关实例分析作答。
（1）许多植物芳香油的提取在原理上是相同的，有同学结合玫瑰油的提取技术，设计了提取茉莉油的如下流程：
莱莉花＋水→A→油水混合物→分离油层→粗提精油→加B→过滤→莱莉油 其中A表示 过程，分离油层时常用的试剂和仪器分别是 。
B的成分是 ，向粗提精油中加入B的目的是 。过滤的目的是 ，完成 后即可得到莱莉油。
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答案仅供参考
一、名词解释：
1、DNA 变性： DNA 份子由稳定的双螺旋结构松解
为无规则线性结构的现象。 变性时维持双螺旋稳
定性的氢键断裂， 碱基间的堆积力遭到破坏，但
不涉及到其一级结构的改变。
2、DNA 复性：变性DNA 在适当条件下,二条互补
链全部或者部份恢复到天然双螺旋结构的现象,它 是变性的一种逆转过程。
3、退火：指模板双链 DNA 经热变性，螺旋解开
成单链后， 通过缓慢冷却到 55℃摆布，使引物(即
具有互补碱基的 RNA 片段)与该模板 DNA 单链重
新配对，形成新的双链份子的过程。
4、DNA 芯片： 是指在固相支持物上原位合成寡核
苷酸或者直接将大量的DNA探针以显微打印的方
式有序地固化于支持物表面， 然后与标记的样品
杂交， 通过对杂交信号的检测分析，即可获得样
品的遗传信息。 由于常用计算机硅芯片作为固相
支持物，所以称为 DNA 芯片。
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5、基因诊断：又称 DNA 诊断或者份子诊断，通过 份子生物学和份子遗传学的技术， 直接检测出分 子结构水平和表达水平是否异常， 从而对疾病做 出判断。
6、酶活性单位： 1 单位限制性内切酶(1 U)通
常定义：在建议使用的 Buffer 及温度下， 在 20ml
(50ml)反应体系中反应 1 小时，使 1g 入DNA
彻底消化所需的酶量。
7、星活性：在非最适的反应条件下，酶的识别
特异性降低， 产生非特异性带，这种酶切特异性
降低的现象，称为星活性。
8、平台效应：反应初期，靶序列 DNA 片段的增
加呈指数形式，随着PCR 产物的逐渐积累，被扩
增的 DNA 片段再也不呈指数增加，而进 入线性增 长期或者静止期 ，这种现象称为平台效应。
二、简答题
9 生物技术与人类健康
十大关键生物技术改善人类健康
美国《自然遗传学》杂志9月27日发表一项调查报告列出了未来5至10年内最有希
望为改善世界各国、特别是广大发展中国家人们的健康状况作出贡献的十大关键生物技术。
这项调查综合了全球28位知名专家的看法其中包括中国科学院基因组信息学中心杨焕明
教授。
位居第一位的是针对传染病的分子诊断技术。报告指出在发展中国家近一半的死亡
病例由传染病所导致发展中国家现有的很多诊断技术存在着操作不便、费用高昂等缺陷
聚合酶链式反应、单克隆抗体等分子诊断技术如能得到更广泛的使用进一步降低成本将
可以提高发展中国家传染病诊断的水平使死亡率降低。
报告列出的第二至第十位的生物技术分别为利用基因工程手段开发重组疫苗的技术
除注射之外更有效的药物和疫苗输送技术利用微生物和植物等检测或清除污染的环保生
物技术病原体基因组测序技术使妇女能有效防御性传播疾病的新技术可用于识别药物
靶标等的生物信息技术营养价值更高、可对付营养不良的转基因作物技术可降低激素、
干扰素等治疗性蛋白质成本的转基因等技术可有效促进新药研制开发的组合化学技术。
9.1生物技术与疫苗
9.1.1疫苗概述
什么是疫苗请简述其研究史.
疫苗的英文名称vaccine最初是因牛痘得名。现在将一切通过注射或通过黏膜途径接
种可以诱导机体产生针对特定致病原的特异性抗体或细胞免疫从而使机体获得保护或消
灭该致病原能力的生物制品统称为疫苗。
利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效的手段之一。它可以在接受疫
苗者的体内建立起对入侵物质感染的免疫抗性。
注射或口服疫苗可以激活体内免疫系统产生相应的抗病原体的抗体。
我国早在宋朝真宗时期(9981023年)就开始从症状轻微的天花病人身上取得疱浆人
工接染到健康儿童使之产生轻微症状的感染从而获得免疫力避免引起严重天花和造成
