3.2 基因工程的基本操作程序（学生版）-高中生物同步精品讲义（选择性必修三）.pdf

《第3章基因工程》

第2节基因工程的基本操作程序

必会知识考点梳理拓展延伸易错警示

必会知识一目的基因的筛选与获取

1．目的基因主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等

相关的基因。

2．获取目的基因的方法

(1)从基因文库中获取目的基因

①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别

含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。

②基因文库的种类：基因组文库：包含一种生物所有的基因；部分基因文库：只包含一种生物的一部

分基因，如cDNA文库。cDNA文库与基因组文库的区别

文库类型cDNA文库基因组文库

文库大小小大

基因中启动子(具有启动作用的无有

DNA片段)

基因中内含子(位于编码蛋白无有

质序列内的非编码DNA片段)

基因数量某种生物的部分基因某种生物的全部基因

物种间的基因交流可以部分基因可以

③从基因文库中获取目的基因的方法：用DNA探针从基因文库中准确提取目的基因。根据目的基因的

核苷酸序列制成一段与之互补的核苷酸短链，并用同位素标记，即成为探针。基因文库中变性的DNA片段，

如果有一个DNA片段能和探针片段互补结合成杂交链，这一片段即含有所需的目的基因。

(2)利用PCR获得和扩增目的基因

①含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA

复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。需要具备的条件有模板、原

料、引物、酶、控制温度等。

②原理：利用DNA半保留复制原理，在体外将目的基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量成指

n

数形式扩增(约为2，其中为扩增循环的次数)。

③前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

④PCR的反应及其作用

条件作用

在一定的缓冲液提供相对稳定的pH环境；真核细胞和细菌的DNA聚合酶都

2+2+

(含Mg)中进行需要Mg激活

4种脱氧核苷酸作为合成DNA子链的原料

DNA母链作为DNA复制的模板

Taq酶(耐高温)催化合成DNA子链

引物使Taq酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸

温度90℃以上变性：使DNA片段双链解开

控制50℃左右复性：使解开的两条DNA单链分别与相应的引物结合(退火)

72℃左右延伸：Taq酶催化子链合成

⑤扩增的过程：

第一步：将反应体系(包括双链模板、引物、Taq酶、4种脱氧核苷酸以及酶促反应所需的离子等)加热

至90℃以上，使双链DNA两条链之间的氢键打开，变成单链，分别作为聚合反应的模板。

第二步：将反应体系降温至50℃左右，使引物分别与模板DNA链3端的相应序列互补配对，这个过程

称为复性。

第三步：将反应体系升温至72℃左右，在Taq酶的催化作用下，将与模板DNA互补的单个核苷酸加到

引物所提供的3—OH上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的单链DNA。如图所示：

上述三步反应完成后，一个DNA片段就变成了两个DNA片段，随着重复次数的增多，DNA的数量就

n

以约2的倍数增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪(PCR仪)中完成的。完成后，常采用琼脂糖凝胶电

泳来鉴定PCR产物。

必会知识二基因表达载体的构建

1．基因表达载体的构建