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高考倒计时距离年6月7日还有84天基因工程
一、概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋子生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。
优点：
（1）与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
（2）与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
二、理论基础
1、DNA是遗传物质的证明
年，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。
2、遗传密码的破译
年，霍拉纳（H.G.Khorana）用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。
3、重组DNA表达实验的成功
年，博耶和科恩选用仅含单一EcoRI酶切位点的载体质粒pSC，使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段重组。重组的DNA转入大肠杆菌DNA中，转录出相应的mRNA。这个实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体，重组DNA还可以进入受体细胞，外源基因可以在原核细胞中成功表达，并实现物种之间的基因交流。至此，基因工程正式问世。
4、第一例转基因动物问世
年，科学家首次通过显微注射培育出世界上第一个转基因小鼠。
年，科学家又采用农杆菌转化法，培育出世界上第一例转基因烟草。
5、PCR技术的发明
基因工程问世后，年由穆里斯发明的PCR技术，使基因工程技术得到了进一步发展和完善。
三、DNA重组技术的基本工具
使重组DNA在细胞中表达。实现这一精确的操作过程至少需要三种工具：
1、准确切割DNA的“手术刀”
切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶。
这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
特点：
①能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列
②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
DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
黏性末端和平末端
2、将DNA片段再连接起来的“缝合针"
类型：
一类是从大肠杆菌中分离得到.的，称为E.coliDNA连接酶
一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶
思考：这两种酶作用有何不同？
3、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具"
通常是利用质粒作为载体，将基因送人细胞中。
质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
质粒DNA分子特点：
①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中
②携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制
③质粒DNA分子上有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
练习：
1、（.全国卷）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRI、BamHI和Sau3AI三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRI、Sau3AI的切点是唯的）。
根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是_________________________________。
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因_____________________。
(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________和________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________。
解析：
（1）由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。
（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。
（3）常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T，DNA连接酶，其中TDNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。
答案：
（1）Sau3AI两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端
（2）甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录（其他合理答案均可）
（3）E.coliDNA连接酶TDNA连接酶T.DNA连接酶（其他合理答案均可）
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