内部讲义 选修三 生物工程 教 师：肖振龙 爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义 一、基因工程的基础理论和技术基础 1．遗传基础理论的重大突破 基因工程 ( ~ 第 5 页 ~ ) 艾弗里、赫尔斯等人证明 DNA 是遗传物质 1953 年，沃森和克里克提出 DNA 双螺旋结构 1958 年，梅塞尔森和斯塔尔证明 DNA 的半保留复制 1963—1967 年，尼伦伯格、马太、霍拉纳破译遗传密码 中心法则的提出和完善指出遗传信息在大分子间的传递 2．技术发明使基因工程的实施成为可能 1967 年，罗思和海林斯基发现细菌质粒的复制和转移作用 1970 年，三位科学家在细菌中发现限制性核酸内切酶，之后发现连接酶、逆转录酶等 1972 年，伯格首次成功构建体外重组 DNA 分子 1973 年，重组 DNA 在大肠杆菌体内成功表达—标志基因工程诞生 1977 年，发明了 DNA 测序仪和合成仪 1980 年，第一例转基因动物（小鼠）问世 1988 年，PCR 技术诞生 二、基因工程的技术 1．基因工程的概念 按照人们的意愿，通过 、 等技术，赋予生物以新的 遗传特性，从而创造出符合人们需要的新生物类型和生物产品，即能定向 。 基因工程又称 技术。 2．基因工程的工具 （1）基因工程的剪———限制性核酸内切酶 存在的生物种类———主要存在于 中 功能 同种限制性核酸内切酶切割 DNA 可获得 末端，成为 DNA 重组的结构基 础。 （2）基因工程的针线—DNA 连接酶 作用：在两个 DNA 片段之间形成 ，完成 DNA 分子的重组 （3）基因进入受体细胞的运载工具—运载体 运载体的条件： A． 作用 B． 作用 C． 作用 常用的运载体包括： 大肠杆菌质粒作为最常用运载体 3．基因工程操作的基本步骤 （1）获取目的基因 ①建立基因文库，从中获取目的基因 A．建立基因组文库，从中获取目的基因 程序： 所用的酶： 优缺点： 真核生物一般不用此方法获取目的基因的原因是什么？ B．建立 cDNA 文库，从中获取目的基因 程序： 所用的酶： 获得的目的基因的特点： 比较基因组文库和 cDNA 文库 文库大小 包含的基因 是否含有非编码区和内含子 ②化学方法合成目的基因 ③利用 PCR 技术获取目的基因（聚合酶链式反———Polymerase Chain Reaction） PCR 的实质：体外 DNA 分子复制 PCR 所需的条件： A．模板： B．原料： C．酶： D．引物： E．温度控制： （2）目的基因与运载体结合—重组 DNA 分子 相同的限制性内切酶作用于目的基因和运载体 DNA 连接酶的连接作用 （3）将目的基因（重组 DNA）导入受体细胞 A．将目的基因导入微生物细胞的方法 B．将目的基因导入植物细胞的方法： 常用方法： 其他方法： C．将目的基因导入动物细胞的方法 （4）目的基因的检测与表达 ①目的基因的检测方法： ②目的基因的表达 检测目的基因是否在受体细胞中表达的方法： 三、基因工程的应用 1．基因工程与遗传育种 2．基因工程与医药卫生 ①生产基因工程药品 ②基因诊断———DNA 杂交 ③基因治疗： 3．基因工程与环保 ①环境监测 ②工程菌消除环境污染 四、蛋白质工程 1．蛋白质工程的概念 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作基础，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的需要 2．蛋白质工程的主要步骤 蛋白质工程 基因修饰或合成 基因 分子 氨基酸序列 设计 蛋白质 预期功能 DNA mRNA 多肽链 空间结构 生物功能 转录 翻译 折叠 中心法则 分离纯化目的蛋白质→测定氨基酸序列→通过各种手段掌握其空间结构与功能 →设计编码该蛋白质的基因改造方案→改造后基因的转移→分离纯化新蛋白质 一、克隆———无性繁殖系 分子水平的克隆 细胞水平的克隆 个体水平的克隆 二、植物克隆技术 （一）植物克隆技术的理论基础 细胞全能性的概念： 细胞具有全能性的原因 ... ...
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