Ⅰ
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基因工程的操作步骤及原理；蛋白质工程的概念、目标和操作流程
一、基因工程的概念
基因工程的别名
基因拼接技术或_____重__组___技术
操作环境
__生__物__体__外__
操作对象
基因
操作水平 基本过程
______分__子__水平 剪切→__拼__接__→_导__入___→表达
基因工程的原理
将DNA两条链之 间的氢键打开
形成重组DNA分子
形成新的DNA 分子
形成单链DNA分 子
目的基因
质粒
自我复制
选择限制酶 的注意事项
根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 ①所选的限制酶不能破坏目的基因。 ②所选的限制酶不能全部破坏标记基因，至少要保留 个标记基因。 ③切割质粒的限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保具有相同的黏性末端。 ④为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用两种不同的限制酶分别切割目 的基因和质粒，如图甲可选择用 Ⅰ和 Ⅰ两种限制酶 但要确保质粒上也有这两种 限制酶的切点 。
考纲
要求
全国卷5年7考 高考指数★★★★★
基因工程的诞生
Ⅰ
基因工程的原理及技术(含PCR技术) 基因工程的应用 蛋白质工程
Ⅱ 2016年新课标Ⅰ卷、 2016年新课标Ⅲ卷、 2015年
Ⅱ 新课标Ⅰ卷、2015年新课标Ⅱ卷、2014年新课标Ⅱ 卷、2013年新课标Ⅰ卷、2012年新课标卷
Ⅰ
转基因生物的安全性
定部位的两个核苷酸之间
的磷酸二酯键断开
作用结果 形成黏性末端或平末端
DNA连接酶
DNA 分子片段 磷酸二酯键
DNA聚合酶 脱氧
核苷酸
磷酸二酯键
解旋酶
DNA 分子 碱基对间的氢键
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
只能将单个脱 氧核苷酸添加 到脱氧核苷酸 链上
基因重组
结果
人类需要的__基__因__产__物__或生物类型
优点
①可_定__向__改__造__生物的遗传性状；②可克服 远缘杂交不亲和性
二、DNA重组技术的基本工具
原核生物
黏性末端
磷酸二酯键
(1)识别序列的特点：中轴线两侧的双链 DNA 上的碱基是反向对 称重复排列的。如GCGC|GCGC以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CGCGATGCGC 以AT为轴，两侧碱基互补对称。
(2)切割后产生末端的种类——黏性末端和平末端 (3 限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (4)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。 (5)将一个基因从 DNA 分子上切割下来，需要切两处，同时产生 4 个黏性末端。
磷酸二酯键 黏性末端
平末端
1．限制酶与DNA连接酶的关系
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。 (2)限制酶不切割自身DNA的原因： 原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被 修饰。
2．与DNA分子相关的几种酶比较
项目
限制酶
作用底物
DNA分子
作用部位
磷酸二酯键
切割目的基因及载体，能
专一性识别双链酸序 列，并且使每一条链中特
3．(2017年广东对口升学模拟)限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶 EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示 四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒 的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
目的基因切割末端应为__________；可使用____连__接__酶__把质粒和目的基
因连接在一起。
(3) 氨 苄 青 霉 素 抗 性 基 因 在 质 粒 DNA 上 称 为 _______标__记__基_因____________，
其作用是_供__重__组_____的__鉴__定_和__选__择______________________。
三、基因工程的操作程序
1．获取目的基因 (1)目的基因：主要指_编__码__蛋__白___质__的基因，也可以
反转录 形成 合成仪用化学方式人工合成
利用
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
三、练习
1．思考判断 (1)DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏 合，形成重组DNA。( ) (2)E·coli DNA连接酶既可以连接平末端，又可以连接黏性 末端。( ) (3)Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐 高温的DNA连接酶。( )
2．下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的 基因时，被水解的磷酸二酯键有2个 B．限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的 几率就越大 C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端 碱基数不同 D．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质 粒，才能形成重组质粒
、大肠杆菌及质粒载体的结构
模式图，据图回答。
(1) a 代表的物质和质粒的 化学本质都是________， 二者还具有其他共同点， 如①___能__够__自__我_复__制______，②____具_有__遗__传_特__性______
(2)若质粒 DNA 分子的切割末端为
－A －TGCGC
，则与之连接的
聚合酶 转录
目的基因
转录
基因工程中的3个易错点 (1)基因表达载体≠载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基 因。 (2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止 子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位，若目 的基因插入到启动子内部，启动子将失去其功能。 (3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子：启动子和终止子位 于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止 密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。