基因工程知識點(diǎn)超全

1、一、基因工程的概念基因工程是指根據(jù)人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計,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)計和施工的額,因此又叫做DNA重組技術(shù).基因工程的別名?基因拼接技術(shù)或 DNA重組技術(shù)懊作環(huán)境?生物體外糜作對象?基因糜作水平?DNA分子水平根本過程?剪切-拼接-導(dǎo)入-表達(dá)實(shí)質(zhì)(原理)?基因重組結(jié)果改造的方向?克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,定向改造生物的遺傳特性二、基因工程的根本工具1、限制性核酸內(nèi)切酶-“分子手術(shù)刀2、DNA連接酶-"分子縫合針3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體-&qu

2、ot;分子運(yùn)輸車(5)識別序列的特點(diǎn)：2 . “分子縫合針 一一DNA連接酶(1)作用：將限制酶切割下來的DNA片段拼接成 DNA分子.(2)類型相同點(diǎn)：都連接磷酸二酯鍵3 .分子運(yùn)輸車一一一載體(1)載體具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存.具有一個至多個限制酶切點(diǎn),供外源DNA片段插入.具有標(biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇.(2)最常用的載體是質(zhì)植是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外、并具有自我復(fù)制水平的 雙鏈環(huán)狀DNA分子.(3)其他載體：入噬菌體的衍生物、動植物病毒.載體的作用：作為運(yùn)載工具,將目的基因送入受體細(xì)胞.在受體細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制.【解題技巧】限制酶是

3、一類酶,而不是一種酶.限制酶的成分為蛋白質(zhì),其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件,高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活.在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端.獲取一個目的基因需限制酶剪切兩次,共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端.(5)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同,同一個 DNA分子用不同的限制酶切割,產(chǎn) 生的黏性末端一般不相同.(6)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外,不能破壞標(biāo)記基因,以便于進(jìn)行檢測.基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同.基因工程中的載體是DNA分子,能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì),與細(xì)胞膜的通透性有關(guān).(8)基因工程中有

4、 3種工具,但工具酶只有 2種.例1.限制酶 Mun I和限制酶 EcoR I的識別序列及切割位點(diǎn)分別是一C ； AATTG 和一G J AATTC 如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因,其中,箭頭所指部位為限制酶的識別位點(diǎn),質(zhì)粒的陰影局部表示標(biāo)記基 因.適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是()A限制酶的應(yīng)用特點(diǎn)(1)在獲取目的基因和切割載體時通常用同種限制酶,以獲得相同的黏性末端.但是如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時,在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來.(2)為了預(yù)防載體或目的基因的黏性末端自己連接,可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體,使目的基因兩側(cè)及載體上具有兩個不同的

5、黏性末端五種酶的比擬作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制性內(nèi)切酶?DNA分子?磷酸二酯鍵保占性末端或平末端DNA連接酶?DNA片段?磷酸二酯鍵?重組DNA分子DNA聚合酶?脫氧核甘酸?磷酸二酯鍵斤彳D DNADNA解旋酶DNA分子?堿基對間的氫鍵?脫氧核甘酸單鏈RNA聚合酶?核糖核甘酸?磷酸二酯鍵?核糖核甘酸單鏈三、基因工程的操作步驟1、目的基因的獲取2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測與鑒定1、目的基因的獲取獲取目的基因的方法：(1)直接別離法從基因文庫中獲取目的基因?qū)⒑心撤N生物不同基因的許多DNA短片段,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

6、,稱為基因文庫.包括基因組文庫和cDNA文庫.直接從基因組中獲取目的基因最常用的方法是：鳥槍法.2人工合成法化學(xué)合成法：片段較小,核甘酸序列的目的基因,直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成,不需要模板. 反轉(zhuǎn)錄法：以 RNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下合成目的基因DNA cDNA.4利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因PCR技術(shù)：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù).由于PCR過程在高溫下進(jìn)行,因此需要使用熱穩(wěn)定的 DNA聚合酶.目的：通過指數(shù)式擴(kuò)增獲取大量的目的基因前提：要有一段目的基因的脫氧核甘酸序列,以便合成引物.2 .基因表達(dá)載體的構(gòu)建一一基因工程的核心1目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存

7、在,并且可以遺傳給下一代,同時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)建過程：3 .將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因進(jìn)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(dá)的過程,稱為轉(zhuǎn)化.轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是目的基因 整合到受體細(xì)胞染色體基因組中.金榜 P185生物種類植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞 * - 轉(zhuǎn) 化 過 桂將目的基因插入到 Ti質(zhì)粒 的T DNA上-農(nóng)桿菌-導(dǎo)入植物細(xì)胞-整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上/達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷咽芫?顯微注射 受精卵發(fā)育-獲得具有新性狀 的動物Ca2 +處理細(xì)胞-感受態(tài)細(xì)胞-

8、重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混 合-感受態(tài)細(xì)胞吸收 DNA分子4 .目的基因的檢測與鑒定誤區(qū)警示標(biāo)記基因的作用一一篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì)等.受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)、動物受精卵一般不用體細(xì)胞、微生物大腸桿菌、酵母菌等.要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素那么必須用真核生物酵母菌需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌；一般不用支原體,原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞,原因是它無細(xì)胞核, 不能合成蛋白質(zhì).基因表達(dá)載體中,啟動子 DNA片段w起始密碼子RNA;終止子DNA片段w終止密碼子RNA.基 因表達(dá)載體的構(gòu)建

9、是最核心、最關(guān)鍵的一步,在體外進(jìn)行.目的基因與載體的連接方式有多種,如目的基因一目的基因、目的基因一載體、載體一載體等.例3.以下有關(guān)基因工程操作的表達(dá)中,正確的選項是AA .用同種限制酶切割載體與目的基因可獲得相同的黏性末端B .以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同C .檢測到受體細(xì)胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作的成功D.用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為載體是由于其抗性基因便于與外源基因連接例4 金榜P187 T2四、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程5 .乳腺生物反響器與工程菌生產(chǎn)藥物的比擬含義：乳腺生物反響器是指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá),利用動物的乳腺組織生

10、產(chǎn)藥物蛋白 工程菌是指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系.兩者區(qū)別：M較工程乳腺生物反響器工程菌“因結(jié)構(gòu)動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因 的結(jié)構(gòu)根本相同細(xì)菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類 基因的結(jié)構(gòu)有較大差異“因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白 質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì) 胞器,產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性6 .蛋白質(zhì)工程與基因工程的比擬(金榜P189)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為根底,通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)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.3、基因工程的應(yīng)用：金榜P1894、基因治療：(1)概念：指

11、利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法.(2)方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等.如：腺甘酸脫氨酶(ADA )基因缺陷癥的基因治療.(3)基因治療的途徑體外基因治療：先從病人的體內(nèi)獲得某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移,再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì) 胞擴(kuò)增培養(yǎng),最后重新輸入患者體內(nèi).如腺甘酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移.體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法,直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法.5、基因診斷(1)概念：又稱 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.(2)方法：DNA分子雜交技術(shù).它的基因原理是：互補(bǔ)的 DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈,即能夠雜交

12、,這種結(jié)合是特異的,即嚴(yán)格根據(jù)堿基互補(bǔ)配對的原那么進(jìn)行.當(dāng)用一段基因的單鏈作探針(常用同位素、熒光分子等進(jìn)行標(biāo)記),與變性后的單鏈基因組 DNA接觸時,如果兩者的堿基完成配對,互補(bǔ)地結(jié)合成雙鏈,說明被測基因組DNA中含有的基因序列.誤區(qū)警示(1)基因治療后,缺陷基因沒有改變.基因治療是把正常基因?qū)胧荏w細(xì)胞中,以表達(dá)正常產(chǎn)物從而治療疾病,對原來細(xì)胞中存在缺陷的基因沒有去除或改變.對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行改造,其本質(zhì)是改變其基因組成.如果對蛋白質(zhì)直接改造,即使改造成功,被改造 的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳.(3)DNA分子作探針進(jìn)行檢測時應(yīng)檢測單鏈,即將待測雙鏈DNA分子翻開.青霉素是青霉菌產(chǎn)生的,不是通過基因工程產(chǎn)生的.例5.以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比擬,