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高中生物选修3易考知识点背诵大全之基因工程

时间: 子媚2 高三生物

  基因工程的概念

  基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。

  (一)基因工程的基本工具

  1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)

  (1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。

  (2)功能:能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且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,因此具有专一性。

  (3)结果: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.“分子缝合针”——DNA连接酶

  (1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较:

  ①相同点:都缝合磷酸二酯键。

  ②区别:E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体,只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。

  (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。

  3.“分子运输车”——载体

  (1)载体具备的条件:①能在受体细胞中复制并稳定保存。

  ②具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入。

  ③具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。

  (2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

  (3)其它载体: 噬菌体的衍生物、动植物病毒

  (二)基因工程的基本操作程序

  第一步:目的基因的获取

  1.目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因 。

  2.原核基因采取直接分离获得,真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。

  3.PCR技术扩增目的基因

  (1)原理:DNA双链复制

  (2)过程:第一步:加热至90~95℃DNA解链;第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。

  第二步:基因表达载体的构建

  1.目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因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

  (1)启动子:是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。

  (2)终止子:也是一段有特殊结构的DNA片段 ,位于基因的尾端。

  (3)标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。

  第三步:将目的基因导入受体细胞_

  1.转化的概念:是目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

  2.常用的转化方法:

  将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是 农杆菌转化法,其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。

  将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。

  将目的基因导入微生物细胞:原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ,最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ,其转化方法是:先用 Ca2+ 处理细胞,使其成为 感受态细胞 ,再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程。

  3.重组细胞导入受体细胞后,筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。

  第四步:目的基因的检测和表达

  1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采用 DNA分子杂交技术。

  2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA,方法是采用 用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。

  3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质,方法是从转基因生物中提取 蛋白质,用相应的 抗体进行抗原-抗体杂交。

  4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

  (三)基因工程的应用

  1.植物基因工程:抗虫、抗病、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:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

  3.基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。


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