2014选修3《现代生物科技专题》一轮复习知识梳理
专题1 基因工程
1.1 基因工程的诞生
一、基因工程的诞生
1、20世纪中叶，基础理论取得了重大突破 ? DNA是遗传物质的证明：1944艾弗里等人 ? DNA双螺旋结构和中心法则的确立：
1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。1958年，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制，随后不久确立了中心法则。
? 遗传密码的破译：1963年，尼伦贝格等破译了遗传密码。 2、技术的发明使基因工程的实施成为可能 ? 基因转移载体的发现 ? 工具酶的发明
? DNA合成和测序技术的发明 ? DNA体外重组的实现
? 重组DNA表达实验的成功：
1973年，博耶和科恩将两种不同来源的DNA 分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，至此，基因工程正式问世。 ? 第一例转基因动物问世：
1980年，科学家首次通过显微注射法，培育出世界上第一个转基因动物。这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑。
? PCR技术的发明：1985年，科学家莫里斯发明。 二、基因工程的概念
是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。又称重组DNA技术。 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。
1.2 基因工程的原理及技术
一、基因工程的工具——酶与载体
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1、分子手术刀：限制性核酸内切酶（简称限制酶）。 （1）来源：主要从原核生物中分离和纯化。
（2）特点：每种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。 （切割的化学键：磷酸二酯键） （2）切割方式
错位切：产生黏性末端。 平切： 产生平口末端。 2、分子针线：DNA连接酶。
（1）类型：E·coliDNA连接酶、T4DNA连接酶等。
（2）作用：可以将两个DNA 片段之间的2各缺口通过磷酸二酯键同时连接起来。 3、运载工具：载体。
（1）种类：质粒（常用）、噬菌体、可起载体作用的动植物病毒。 （2）质粒：
来源：是细菌细胞质中一种很小的环状、双链DNA分子。 条件：①具有一个至多个限制酶切割位点。
②能在受体细胞中自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。 ③具有某些标记基因。（供重组DNA的 鉴定和选择） ④能“友好”地“借居”在受体细胞内； 二、基因工程的一般过程与技术
苏教版
1、获得目的基因
2、制备重组DNA分子 3、转化受体细胞
4、筛选出获得目的基因的受体细胞 5、培养受体细胞并诱导目的基因的表达 1、目的基因的获取
人教版
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
（1）目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。
从基因文库中获取目的基因
（2）获取方法 利用PCR技术扩增目的基因
从自然界已有物种中分离 逆转录
人工合成
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补充：聚合酶链式反应技术（PCR技术） （1）PCR：即聚合酶链式反应
（2）PCR技术：在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或序列的技术。 （3）方法：
2、基因表达载体的构建（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，使目的基因可以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
RNA聚合酶识别终止信号，鉴别受体细胞
和结合部位，位于位于基因的中是否含有目
基因的首端。 尾端。 的基因。
（3）构建步骤：
用同一种限制酶切割目的基因和载体，从而产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接。 （形成的分子称：重组DNA分子或重组质粒。） 【特别提示】
插入的目的基因只是目的基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒前需有启动子，后需有终止子。
3、将目的基因导入受体细胞（转化）
（1）受体种类不同，导入方法不同
导入植物细胞：农杆菌转化法（常用）、基因枪法、花粉管通道法。
导入动物细胞：显微注射法。 导入微生物细胞：Ca2+处理法。 （2）受体细胞的种类
植物：可以是受精卵、体细胞（可经组织培养成完整个体）
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动物：受精卵（因为动物细胞的全能性受到抑制） （3）转化实质：目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。 4、目的基因的检测与鉴定 （1）分子检测
①检测转基因生物的染色体DNA是否插入了目的基因（DNA分子杂交法） ②检测目的基因是否转录出了mRNA（分子杂交法） ③检测目的基因是否翻译出了蛋白质（抗原—抗体杂交法） （2）个体生物学水平鉴定
检测转基因生物是否具有了我们所需要的遗传特性。
三、基因工程育种
1、方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种 2、原理：基因重组。
3、优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。 4、缺点：技术复杂，存在安全性问题。 5、实例：抗软化番茄的培育。
1.3 基因工程的应用
一、转基因生物
是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。 二、基因工程的应用
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1、植物基因工程
抗虫转基因植物—减轻农药对环境的污染 抗病转基因植物 抗逆转基因植物
利用转基因改良植物的品质 2、动物基因工程
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（乳腺生物反应器）
用转基因动物作器官移植的供体 3、基因工程药物的生产
如用转基因工程菌生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 4、基因诊断和基因治疗 （1）方法
? 基因诊断：采用基因检测的方法（DNA分子杂交技术）来判断患者是否出现了基因异常（如遗传病
患者的基因缺陷）或是否携带病原体（如乙型肝炎病毒）等。 ? 基因治疗：是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的的治疗方法。
体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选途径 成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因的方法。 （2）实例：ADA基因缺陷症基因治疗机理
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