人教版高中生物選修3專題一基因工程詳細知識點

1、生物選修三易考知識點背誦專題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，進行嚴格的設計，通過體外dna重組和轉基因技術，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分子水平上進行設計和施工的，又叫做dna重組技術。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物（微生物）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）結果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的dna片段末端通常有兩種形式：黏

2、性末端（中心軸線的兩側）和平末端（中心軸線）大腸桿菌的一種限制酶（ecor)能識別gaattc序列，smai識別cccggg序列:他們識別的核苷酸序列不同,但是切點都是在gc之間。（4）比較有關的dna酶（1）dna水解酶：能夠將dna水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基 （2）dna解旋酶：能夠將dna或dna的某一段解成兩條長鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫鍵。注意：使dna解成兩條長鏈的方法除用解旋酶以外，在適當?shù)母邷兀ㄈ?4）、重金屬鹽的作用下，也可使dna解旋。 （3）dna聚合酶：能將單個的核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成dna長鏈。 （4）dna連接酶：是通過磷酸

3、二酯鍵連接雙鏈dna的缺口。注意比較dna聚合酶和dna連接酶的異同點。2.“分子縫合針”dna連接酶(1)兩種dna連接酶（e·colidna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：e·colidna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連接酶來自t4噬菌體，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dna片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運輸車”載體（1）

4、載體具備的條件：能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。具有一至多個限制酶切點，供外源dna片段插入。具有標記基因，供重組dna的鑒定和選擇。（2）運載體使用的目的：是用它做運載工具，將目的基因轉運到宿主細胞中去。是利用它在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制。（3）最常用的載體是質粒，它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀dna分子。它有多個限制酶切位位點，可自我復制，也可整合到染色體dna隨染色體同步復制。其上有標記基因如氨芐青霉素抗性基因、四環(huán)素抗性基因等。被用做載體的質粒都是在天然質粒的基礎上進行人工改造的。（4）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒。來源不同

5、不同，結構、大小、插入片段有很大差別。(二)基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達載體的構建將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質的結構基因 。2.原核基因采取直接分離（即已有物種）獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法_和化學合成法_。3.獲得目的基因的方法（一）從基因文庫中獲取目的基因：基本概念的理解：將含有某種生物不同基因的許多dna片段，導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。將某種生物體內(nèi)的dna全部提取出來，選用適當?shù)南拗泼?，將dna切成一定范圍大小的dna片

6、段，然后將這些片段分別與載體連接起來，導入受體菌的群體中儲存，每個受體菌都含有了一段不同的dna片段。這個群體包含了這種生物的所有基因。這種基因文庫叫基因組文庫。有些基因文庫比較小，只包含了一種生物的一部分基因，這種基因文庫叫做部分基因文庫，如cdna文庫（用某種生物發(fā)育的某個時期的mrna反轉錄產(chǎn)生的多種互補dna（也叫cdna）片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群體叫做這種生物cdna文庫。）怎樣提取：根據(jù)目的基因有關信息，例如，根據(jù)基因的核苷酸序列，基因的功能，基因在染色體的位置，基因的轉錄產(chǎn)物mrna以及基因的表達產(chǎn)物蛋白質等特性來獲取目的基因。（二）pcr（即多聚酶鏈

7、式反應，1988年穆里斯發(fā)明）技術擴增目的基因（1）原理：dna雙鏈復制基本原理前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根據(jù)這一序列合成引物。條件：a.四種脫氧核苷酸b.dna的兩條鏈為模板c.熱穩(wěn)定dna聚合酶(taq酶）d.一對引物（一小段單鏈dna或rna，一般2030個堿基，能與dna母鏈的一段堿基序列互補配對）e.溫度控制和緩沖液（2）過程：第一步：加熱至9095dna解鏈（即熱變性）第二步：冷卻到5560，引物結合到互補dna鏈（復性）；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定dna聚合酶（taq酶）從引物起始互補鏈的合成（延伸）。第四步：重復循環(huán)此過程以獲得大量的目的基因。第二步：基因表達載體

8、的構建1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(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.重組載體的組成：目的基因啟動子終止子標記基因（1）啟動子：是一段有特殊結構的dna片段，位于基因的首端，是rna聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mrna，最終獲得所需的蛋白質。（2）終止子：也是一段有特殊結構的dna片段，位于基因的尾端，使轉錄停止。（3）標記基因：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素抗性基因。3.重組載體的構建方法同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用dna連接酶把兩者連接。目的基因與運載體結合（以質粒為運載

9、體）。第三步：將目的基因導入受體細胞_1. 轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少 ，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉化方法是：先用ca2+ 處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞，再將重組表達載體dna分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收dna分子，完成轉化過程

10、。3.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。第四步：目的基因的檢測和表達（三）基因工程的應用一、 植物基因工程主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲 、 抗病 、 抗干旱和 抗鹽堿 等）以及 改良作物的品質 和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。 （1）、抗蟲轉基因植物 目前防治作物蟲害的發(fā)展趨勢是從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導入 作物 中，使其具有抗蟲性。用于殺蟲的基因主要是 bt毒蛋白基因、 蛋白酶抑制劑基因 、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。（2） 、抗病轉基因植物引起植物生病的微生物稱為 病原微生物，主要有病毒、真菌和細菌等?？共∞D

11、基因植物所采用的基因使用最多的是病毒外殼蛋白基因和 病毒復制酶基因；抗真菌轉基因植物中可使用的基因有幾丁質酶基因和抗毒素合成基因。（3）抗逆轉基因植物目前科學家利用一些可以調(diào)節(jié) 細胞滲透壓得基因的基因，來提高農(nóng)作物的抗鹽堿和 能力；將魚的抗凍蛋白基因導入煙草和番茄，提高其耐寒能力；將抗除草劑基因 導入作物，使作物抗除草劑。（4）利用轉基因改良植物品質利用轉基因技術可以提高生物中的必需氨基酸的含量（如富含賴氨酸的轉基因玉米轉入的是富含賴氨酸的蛋白質編碼基因）、延長貯存時間、改變花色等，從而提高作物品質。二、 動物基因工程（1） 提高動物的生長速度轉入外源生長素基因（2） 改善畜產(chǎn)品的品質-將腸乳

12、糖酶基因導入奶?；蚪M，使奶牛分泌的乳汁中乳糖含量大大境地而其他營養(yǎng)成分不受影響。（3） 轉基因動物生產(chǎn)藥物-將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等填空組件重組在一起，通過纖維注射法導入哺乳動物受精卵中進而發(fā)育成轉基因動物，如從乳汁中提取藥物的乳腺生物反應器或乳房生物反應器，表達的藥物如抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等。（4） 轉基因動物作為器官移植的供體-豬油內(nèi)臟構造與人相似且隱藏的病毒較少，科學家試圖用豬來解決人類器官的來源。目前做大的問題是免疫排斥，解決辦法是將器官供體基因組導入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。三、 基因工程藥物利用轉基因工程菌生產(chǎn)藥物如細胞因子、抗體、疫苗、激素等。這些藥物用來預防和治療腫瘤。心血管疾病。傳染病、糖