基因工程的原理：

1．概念理解

基因工程的別名	基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)
操作環(huán)境	生物體外
操作對象	基因
操作水平	DNA分子水平
基本過程	剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)
結(jié)果	獲得人類需要的基因產(chǎn)物或定向改造生物性狀
原理	基因重組

2．基因工程的操作工具
(1)基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）
①分布：主要存在于原核生物中。
②特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。
③切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏牲末端或平末端的 DNA片段。
④作用：基因工程中重要的切割工具，通常能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。
⑤實例：EcoRl限制酶能專一識別CAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。

(2)基因的“針線”——DNA連接酶
①催化對象：兩個具有相同末端的DNA片段。
②催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的切口。
③催化結(jié)果：形成重組DNA。
(3)常用的載體——質(zhì)粒
①本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子。


3．基因工程操作的基本步驟



育種方法的選擇：

在具體育種工作中，應(yīng)針對不同的育種目標(biāo)采取不同的育種方案。

育種目標(biāo)	育種方案
集中雙親優(yōu)良性狀	雜交育種（耗時較長，但簡便易行）
對原品系實施“定向”改造	基因工程及細(xì)胞工程（植物體細(xì)胞雜交）
讓原品系產(chǎn)生新性狀（無中生有）	誘變育種（可提高突變頻率，期望獲得理想性狀）
對原品性狀進(jìn)行“增大”或“加強”	多倍體育種
保持原品種的“優(yōu)良”特性，且快速繁殖	植物組織培養(yǎng)、動物體細(xì)胞克�。ɑ蚺咛ヒ浦玻�

表解幾種育種方式的不同：

名稱	原理	方法	優(yōu)點	缺點	應(yīng)用
雜交育種	基因重組	培育純合子品種：雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，自交到不發(fā)生性狀分離為止（純合化）	使分散在同一物種不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上，即“集優(yōu)”	(l)育種時間長 (2)局限于同一種或親緣關(guān)系較近的個體	用純種高干抗病小麥與矮桿不抗病小麥培育矮桿抗病小麥
		培育雜種優(yōu)勢品種：一般是選取純合雙親雜交		年年制種	雜交水稻、玉米
誘變育種	基因突變	①物理：紫外線、X射線，微重力、激光等處理，再篩選；②化學(xué)：亞硝酸、硫酸二乙酯處理，再選擇	提高變異頻率，加快育種進(jìn)程，大幅度改良某些性狀	有利變異少，需大量處理實驗材料（有很大盲目性）	高產(chǎn)青霉菌，“黑農(nóng)五號”大豆品種等的培育和高產(chǎn)雄性家蠶的培育
單倍體育種	染色體數(shù)目變異	①先進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)出單倍體植株；②將單倍體幼苗經(jīng)一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子；③從中選擇優(yōu)良植株	明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進(jìn)程	技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合	用純種高桿抗病小麥與矮桿不抗病小麥快速培育矮桿抗病小麥
多倍體育種	染色體數(shù)目變異	用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗	操作簡單，能較快獲得所需品種	所獲品種發(fā)育延遲，結(jié)實率低，一般只適用于植物	三倍體無籽西瓜、八倍體小黑麥
轉(zhuǎn)基因育種	基因重組	提取目的基因→裝入運載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的表達(dá)與檢測→篩選出符合要求的新品種	目的性強；育種周期短；克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙	技術(shù)復(fù)雜，安全性問題多	轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉

易錯點撥：

1、限制酶切割DNA分子斷裂的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵，DNA連接酶所修復(fù)的也是磷酸二酯鍵。
2、基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞。
3、用同一種限制酶切割目的基因和運載體，才能產(chǎn)生相同的黏性末端，使得DNA分子的堿基重新實現(xiàn)互補配對。

知識拓展：

基因工程的應(yīng)用
(1)作物育種：利用基因工程的方洼，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗知識拓展逆性的作物新品種，如抗蟲棉、耐貯存的番茄等。
(2)藥物研制：培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。
(3)環(huán)境保護(hù)：如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。
(4)用于基因診斷和基因治療：基因診斷是利用放射性同位素（如³²P）或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子作探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被測標(biāo)本上的外源基因是否導(dǎo)人有基因缺陷的細(xì)胞中，以達(dá)到治療疾病的目的。

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