高中生物選修三專題一基因工程知識(shí)點(diǎn)

1、專題一專題一基因工程基因工程基因工程的概念基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸

2、序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。黏性末端：當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)切開時(shí)，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。平末端：當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。2.“分子縫合針”——DN

3、A連接酶(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的比較：①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。②區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

4、DNA連接酶DNA聚合酶連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板不同點(diǎn)連接的對(duì)象2個(gè)DNA片段單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上作用實(shí)質(zhì)形成磷酸二酯鍵相同點(diǎn)化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3.“分子運(yùn)輸車”——載體（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。④對(duì)受體細(xì)胞無害。（2）最常用的載體是質(zhì)粒它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并

5、具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。（1）獲取方法：從基因文庫中獲取目的基因（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞—轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受

6、體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞植物細(xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞微生物細(xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca2處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重

7、組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1.首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNADNA)技術(shù)。2.其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNARNA)技術(shù)。3.

8、最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測(cè)的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因