定基因工程復(fù)習(xí)-精

基因工程專題

又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。一、什么是基因工程

獲得人類所需的基因產(chǎn)物

結(jié)果

剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)基本過程

DNA分子水平操作水平基因操作對象

生物體外操作環(huán)境基因拼接技術(shù)、DNA重組技術(shù)等

別名二、DNA重組技術(shù)的基本工具1．DNA重組技術(shù)的“分子手術(shù)刀”(1)“分子手術(shù)刀”即

。(2)來源：主要從

中分離。(3)功能：識別

、切割

。(4)結(jié)果：產(chǎn)生

或

。限制性核酸內(nèi)切酶原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端平末端2．E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶(1)化學(xué)本質(zhì)：

。(2)功能上的相同點：均可催化形成

。(3)功能不同點：

可“縫合”黏性末端和平末端，

則只能縫合“黏性末端”，不能縫合平末端。均為蛋白質(zhì)磷酸二酯鍵T4DNA連接酶E·coliDNA連接酶3．基因工程常用的載體（1）基因工程常用載體是

，其化學(xué)本質(zhì)是

。此外還有噬菌體、動植物病毒。質(zhì)粒一種雙鏈環(huán)狀DNA分子(2)作為運載體的條件A、能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制B、有多個限制酶切割位點C、具有特殊的標(biāo)記基因1．獲取目的基因的手段①從

中獲??；（基因組文庫和部分基因文庫）②利用PCR技術(shù)擴增目的基因；③人工合成。基因文庫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三、基因工程的基本操作程序PCR技術(shù)（體外擴增DNA片段）原理：前提：原料過程：變性——退火——延伸DNA復(fù)制一段已知目的基因的核苷酸序列模板DNA；DNA引物；四種脫氧核苷酸；TaqDNA聚合酶等2．基因工程的核心(1)

是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。目的(2)基因表達(dá)載體的組成：除目的基因外，還必須有

、

和

等。①啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的

，位于

，是

的部位。終止子：位于基因末端，終止轉(zhuǎn)錄。②標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有

?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建DNA片段啟動子終止子標(biāo)記基因基因首端RNA聚合酶識別和結(jié)合目的基因使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和表達(dá)3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）(1)植物最常用：

法，其次為

法、

法。(2)動物：最常用

法，其受體細(xì)胞通常為

。(3)細(xì)菌：

法，需用

處理細(xì)胞。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化基因槍花粉管通道顯微注射受精卵感受態(tài)細(xì)胞Ca2＋農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。4．目的基因的檢測和鑒定(1)首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因。（DNA分子雜交）(2)其次還要檢測

。（分子雜交）

(3)最后檢測

。（抗原-抗體雜交）(4)有時還需進(jìn)行

水平的鑒定。（抗蟲或抗病的接種實驗）目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)個體四、基因工程的應(yīng)用技術(shù)名稱應(yīng)用動物基因工程提高動物

來提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)

；（生物反應(yīng)器）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的

。

植物基因工程培育

植物、

和

植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)?；蛑委煱?/p>

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使其

發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，分為體內(nèi)基因治療和

基因治療生長速度藥物供體抗蟲轉(zhuǎn)基因抗逆轉(zhuǎn)基因正?；虮磉_(dá)產(chǎn)物體外抗病轉(zhuǎn)基因植物五、蛋白質(zhì)工程概念：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)系作為基礎(chǔ)，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。蛋白質(zhì)工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改造，最終必須通過

來完成。改造基因1．正確界定幾種關(guān)鍵酶種類項目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶

作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子

作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵

作用特點切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并在特定位點進(jìn)行切割將雙鏈DNA分子片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA分子兩條鏈之

間的氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子2、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較：

項目區(qū)別與聯(lián)系

蛋白質(zhì)工程基因工程原理中心法則的逆推人工DNA(基因)重組區(qū)別過程預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→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)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實質(zhì)定向改造、生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程；蛋白質(zhì)工程離不開基因工程，而基因工程中所利用的某些酶也需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾或改造，以提高其功能，因此兩者是相互促進(jìn)的(1)馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒，因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基中添加______和______（激素），誘導(dǎo)離體細(xì)胞經(jīng)過________和________完成組織培養(yǎng)過程，從而形成脫毒苗。此過程說明植物細(xì)胞具有________。為了監(jiān)控脫毒苗的質(zhì)量?？刹捎胈_____的方法檢測病毒的蛋白質(zhì)。(2)為獲得抗病毒的馬鈴薯植株，往往采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將病毒復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯體內(nèi)。其過程大致如下圖所示。1、馬鈴薯是種植廣泛的農(nóng)作物，病毒侵染后導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降，培育脫毒和抗毒的馬鈴薯品種是提高產(chǎn)量的有效方法。請分析并回答。①上述過程中，用到的工具酶有_____和_____，目的基因為_____，上述表達(dá)載體除含有目的基因外，還含有_____、_____、_____。將目的基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞使用了________法。該方法先將目的基因插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的________上，然后通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并插入到植物細(xì)胞的________上。導(dǎo)入農(nóng)桿菌時，還要用________處理土壤農(nóng)桿菌，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)，然后將它們在緩沖液中混合培養(yǎng)以完成轉(zhuǎn)化過程。②目的基因在馬鈴薯體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄，可采用的檢測方法是_____。該轉(zhuǎn)基因馬鈴薯產(chǎn)生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因。2．下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程。據(jù)圖回答：(1)在基因工程中A→B為

技術(shù)。利用的原理是

，其中a為

的過程，b過程使用的酶是

。(2)B→C為轉(zhuǎn)基因綿羊的培育過程，c過程用到的生物技術(shù)主要有動物細(xì)胞培養(yǎng)和

技術(shù)。在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，需讓培養(yǎng)液中含有一定量的CO2，其主要作用是________________________。維持培養(yǎng)液的pH耐熱的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）DNA分子復(fù)制PCR變性(解旋)胚胎移植(3)B→D為抗蟲棉的培育過程，其中d過程常用的方法是