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选修3《现代生物科技专题》
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（定向变异），进行严格的设计，通过体外（体内、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 分子 水平上进行设计和施工的，又叫做 DNA重组
技术 。
基因工程技术的原理： 基因重组
基因工程的优点：（1）目的性强，能够定向的改变生物的品质。 （2）克服远缘杂交不亲和。
基因工程的基本工具
“分子手术刀”——限制酶（全称：限制性核酸内切酶）（1）主要来源：原核生物。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列（被识别序列具反向对称特点），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 DN***段末端通常有两种形式： 黏性末端和 平 末端。
（4）与解旋酶的区别：
解旋酶：断开碱基对间 氢键
限制酶：断开两个脱氧核苷酸之间（即磷酸与脱氧核糖之间）的 磷酸二酯键
“分子缝合针”——DNA连接酶
两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：
①相同点：都连接 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DN***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。
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：连接两个DN***段的末端，形成磷酸二酯键。
“分子运输车”——运载体
（1）运载体具备的条件：① 具有一至多个限制酶切点，供外源 DN***段插入。
②能在受体细胞中复制并稳定保存 。
③具有标记基因，供重组 DNA的鉴定和选择。
④能在受体细胞中稳定保存（ 对受体细胞无害），大小合适。
（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
有自我复制能力的很小的双链环状 DNA分子。
（3）其它载体： λ噬菌体的衍生物 、 动植物病毒 。
（4）在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
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步骤：1、 获取目的基因 ，2、 基因表达载体的构建 ，
3 、 将目的基因导入受体细胞 ，4、 目的基因的检测和鉴定 。
第一步：获取目的基因
目的基因范围：编码蛋白质的基因、具有调控作用的因子。
目的基因来源：自然界获得或人工合成
自然界获得：采取直接分离法---用适当的限制酶处理得到。工作量大，多为原核基因来源。
人工合成：反转录法和化学合成法。操作复杂，基因结构不完整，多为真核基因的来源。
补：基因结构
原核基因、真核基因均有两种区域： 编码区、 非编码 。但真核基因的前者是
不连续的，分为 外显子 和 内含子 。
目的基因的（大量）获取方法（1）从基因文库获取
：基因组文库、部分基因文库
：据目的基因的有关信息，以及基因的表达产物蛋白质等特性。：
基因组文库的目的基因来源于 自然界直接分离法获得 。
cDNA文库的目的基因来源于 反转录法人工合成 。
：书 P10表格
2）PCR(多聚酶链式反应的缩写)技术.(发明人：穆里斯等人)：DNA双链复制
：体外复制，指数增加，需要（需要、不需要）模板。：
第一步：高温解链（变性）：加热至90～95℃，双链DNA受热解成单链（不需解旋酶）；第二步：低温引物（复性）：冷却到55～60℃，引物与模板单链DNA互补结合；
第三步：中温复制（延伸）：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
第四步：重复一至三步。
：模板为 目的基因 ，原料为 四种脱氧核苷酸 ，酶为 热稳定DNA聚合酶
，能量由 ATP 直接提供。
（3）化学合成法人工合成 （通过DNA合成仪）
特点：A. 基因较小 B. 核苷酸序列已知 C. 不需模板
第二步：基因表达载体的构建
目的：将目的基因导入受体细胞，并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（复制），使目的基因能够表达和发挥作用。
组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。（具复制原点）
（1）启动子：是一段有特殊结构的 DN***段，位于基因的首端（编码区上游的非编区），含
有RNA聚合酶识别和结合的位点，有助于RNA聚合酶驱动基因的编码