高考生物必備—人教版高中生物選修3-基因工程（背誦點）

1、專題1基因工程基因工程的概念：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)計，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?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)?；蚬こ痰脑恚夯蛑亟M1.1DNA 重組技術(shù)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：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）方式：當(dāng)限制酶在它識別序列的中心軸線（圖中虛線）兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別

2、切開時，產(chǎn)生黏性末端，當(dāng)限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生平末端。平末端 （4）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：相同點：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補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。3.“分子運輸車”基因進入受體細(xì)胞的載體（1）常用的載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分

3、子。（2）載體具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因（如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因），供重組DNA的鑒定和選擇。（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒1.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。一：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。2.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫?；蚪M文庫：

4、含有某種生物全部基因的基因文庫稱為基因組文庫。部分基因文庫：含有一種生物的一部分基因的基因文庫稱為部分基因文庫，如cDNA文庫。獲取目的基因需要的信息：基因的核苷酸序列；基因的功能；基因在染色體的位置；基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA；以及基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)。3.PCR技術(shù)擴增目的基因（1）PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復(fù)制（4）過程：第一步：加熱至9095，DNA解鏈為單鏈；第二步：冷卻到5560，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；第三步：加熱至7075，Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成。（5）特點：指數(shù)(2n)形式擴增二

5、、基因表達載體的構(gòu)建(核心)1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因啟動子終止子標(biāo)記基因（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，它能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。（2） 終止子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端，是轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來。（3） 標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。如抗生素基因。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的

6、過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?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)雱游锛?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：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，再將重組表達載體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感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。四、目的基因的檢測和表達1.首先要檢測轉(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(DNA-DNA)技術(shù)。2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采

7、用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。3.最后檢測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.有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。1.3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.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(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，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。1.4蛋白質(zhì)工程的概念1、基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)2、概念：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。A轉(zhuǎn)錄B翻譯3、蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列 找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）注意：目的基因只能用人工合成的方法4、蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別蛋白質(zhì)工程基因