高中生物專題一基因工程詳細(xì)知識點(diǎn)人教版選修3

1、高中生物·基因工程1.基因工程（DNA重組技術(shù)/基因拼接技術(shù)）基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。2.DNA重組技術(shù)的基本工具、 “分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）A、作用限制性核酸內(nèi)切酶能識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并在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B、限制性內(nèi)切酶的切割方式：在中心軸線兩側(cè)將DNA切開，切口是黏性末端。 沿著中心軸線

2、切開DNA，切口是平末端。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(diǎn)都是在GC之間。C、比較有關(guān)的DNA酶（1）DNA水解酶：能夠?qū)NA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?qū)NA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(dāng)?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：是通過磷酸二酯鍵連接雙鏈DNA

3、的缺口。注意比較DNA聚合酶和DNA連接酶的異同點(diǎn)。.DNA連接酶“分子縫合針”（1）DNA連接酶的分類：E.coliDNA（大腸桿菌）連接酶和T4DNA（T4噬菌體）連接酶。（2）作用及作用部位：E.coliDNA連接酶作用于黏性末端被切開的磷酸二酯鍵，T4DNA連接酶作用于黏性末端和平末端被切開的磷酸二酯鍵（平末端較弱）。.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”（1）分子運(yùn)載車的分類：質(zhì)粒：常存在于原核細(xì)胞和酵母菌中，是一種分子質(zhì)量較小的環(huán)狀的裸露的DNA分子，獨(dú)立于擬核之外。病毒：常用的病毒有噬菌體、動植物病毒等。（2）運(yùn)載體使用的目的：是用它做運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)運(yùn)到宿主細(xì)胞中去。是利

4、用它在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。（3）作為運(yùn)載體必須具備的條件：在宿主細(xì)胞中保存下來并大量復(fù)制 有多個限制性內(nèi)切酶切點(diǎn) 有一定的標(biāo)志基因，便于篩選3.基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)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、基因的結(jié)構(gòu)：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段(注：RNA病毒為RNA)，分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)。編碼區(qū)：能轉(zhuǎn)錄出mRNA，原核生物中也就是能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段非編碼區(qū)：不能轉(zhuǎn)錄出mRNA，也不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段（）原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)中存在調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列:編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，即啟動子，可控制RNA聚合酶的結(jié)合。RN

5、A聚合酶是一種蛋白質(zhì)，能識別并結(jié)合調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，能催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA編碼區(qū)下游有終止子，可控制RNA聚合酶的停止、脫落。（2）真核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)二 基因工程的基本操作程序1、目的基因的獲?。篈目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因（抗病毒、抗細(xì)菌)、人胰島素基因等。B獲得目的基因的方法（1）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(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。將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來，選用適當(dāng)?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范

6、圍大小的DNA片段，然后將這些片段分別與載體連接起來，導(dǎo)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(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)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?。焊鶕?jù)目的基因有關(guān)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(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA以及基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。利用PC

7、R技術(shù)擴(kuò)增目的基因：原理：DNA雙鏈復(fù)制的基本原理前提：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(bǔ)配對）e.溫度控制和緩沖液PCR技術(shù)擴(kuò)增過程:a、DNA變性（90-95）：雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵斷裂，形成單鏈DNAb、復(fù)性（55-60）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部雙鏈c、延伸（70-75）：在Taq酶的作用下，合成與模板互補(bǔ)的DNA鏈人工合成:反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為

8、模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA 單鏈DNA雙鏈DNA（目的基因）根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法:蛋白質(zhì)中氨基酸的序列mRNA中的堿基序列DNA堿基序列目的基因目的基因2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建:基因工程的核心目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在；可以遺傳給下一代；使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。：基因表達(dá)載體的構(gòu)成：目的基因 啟動子：位于基因首端，RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄基因 終止子：位于基因尾端，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因方法：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(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）條件：同種限制酶、DNA連接酶、目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：（1）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。（2）常用的受體細(xì)胞：動植物細(xì)胞（受精卵）、大腸桿菌、土壤農(nóng)桿菌、枯草桿菌等（3）方法：4.目的基因的檢測與鑒定：基因工程的應(yīng)用：1