專題1 基因工程一輪復(fù)習(xí)

選修三現(xiàn)代生物科技專題專題1、基因工程基因工程的概念理解1.供體：提供_________。2.操作環(huán)境：_____。3.操作水平：_____水平。4.原理：_________。5.受體：表達目的基因。6.本質(zhì)：性狀在_____體內(nèi)表達。7.優(yōu)點：克服________________障礙，定向改造生物_____。目的基因體外分子基因重組受體遠緣雜交不親和性狀一、基因工程——指按照人們的意愿，進行嚴格的設(shè)計，并通過體外DNA重組核和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，定向地改造生物的遺傳特性，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。1.1DNA重組技術(shù)的基本工具限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”DNA連接酶——“分子縫合針”運載體——“分子運輸車”分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)1.來源:原核生物2.作用:3.特點:特異性（1）、識別特定核苷酸序列；（2）、切開特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。4.結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列并在特定的切點上切割DNA分子。AATTCG下列黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④ATCGAGCTTAA“分子縫合針”————DNA連接酶

2、分類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶想一想:DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?(1)、來源：大腸桿菌(2)、作用：“縫合”黏性末端(1)、來源：T4噬菌體(2)、作用：“縫合”黏性末端和平末端1、作用：恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵以一條DNA鏈為模板。將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈不需要模板。將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。下圖表示DNA片段，有關(guān)該圖的敘述中，不正確的是A．②③④構(gòu)成了DNA的基本組成單位

B．②③④的特定排列順序所含的遺傳信息能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

C．解旋酶可使⑤處的化學(xué)鍵斷裂

D．DNA連接酶可連接①處斷裂的化學(xué)鍵B基因的運輸工具——運載體質(zhì)粒存在于許多細菌和酵母菌等生物中,是細菌擬核DNA之外能夠自主復(fù)制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

常用的運載體：

質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒等。作為載體的必要條件：1、能自我復(fù)制或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制；2、有一或多個限制酶的切割位點；3、必須帶有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇4、對受體細胞無毒害5、大小應(yīng)合適，便于提取和體外操作?；虻倪\輸工具——運載體四個主要步驟: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細胞目的基因的檢測與鑒定1、2基因工程的基本操作程序一、目的基因的獲取1、目的基因主要是指______________________編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因如：抗蟲基因3、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴增目的基因（3）人工合成（通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成）2、目的基因的來源:①從自然界已有的物種分離②人工方法合成1、基因文庫（一）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片斷，導(dǎo)入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫2、基因文庫的種類:種類基因組文庫：含有一種生物的全部基因部分基因文庫：只包含了一種生物的部分基因，如：cDNA文庫1)反轉(zhuǎn)錄法：

雜交雙鏈(單鏈RNA/單鏈DNA)單鏈DNA雙鏈DNA(cDNA)目的基因的mRNA某種酶DNA聚合酶反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法3.怎樣構(gòu)建基因文庫?人工合成法（真核生物）（2)根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列基因的脫氧核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因

1、定義：PCR——多聚酶鏈式反應(yīng)

是一項生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。通過此技術(shù)，可獲取大量的目的基因。DNA復(fù)制2、原理：3、條件：4、原料：5、過程：6、方式：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；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）指數(shù)2n7、儀器：PCR擴增儀PCR技術(shù)擴增與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點原理原料條件不同點解旋方式場所酶結(jié)果堿基互補配對四種脫氧核苷酸模板、能量、酶高溫下變性解旋解旋酶催化體外復(fù)制(PCR擴增儀內(nèi))主要在細胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的DNA聚合酶（Taq酶）大量的DNA片段形成整個DNA分子解旋酶、普通的DNA聚合酶等二、基因表達載體的構(gòu)建——核心（1）用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。（2）用___________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶相同的黏性末端切口DNA連接酶1.過程:3.基因表達載體的組成：a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標(biāo)記基因位于基因的首端,是mRNA識別并結(jié)合位點。位于基因的末端,終止轉(zhuǎn)錄。檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞。2、基因表達載體的作用a、使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳給子代b、同時使目的基因能表達和發(fā)揮作用三、將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因進入_____

____內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持_

___和___

__的過程。轉(zhuǎn)化:受體細胞穩(wěn)定表達1、導(dǎo)入植物細胞:2、導(dǎo)入動物細胞:3、導(dǎo)入微生物細胞:常用方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射法感受態(tài)細胞法（或Ca2+轉(zhuǎn)化法）1、將目的基因?qū)胫参锛毎?）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點:能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達載體導(dǎo)入植物細胞插入植物細胞染色DNA表達新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌（2）基因槍法基因槍法又稱微彈轟擊法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動力，將包裹在金屬顆粒表面的表達載體DNA打入受體細胞中，使目的基因與其整合并表達的方法。適用于單子葉植物（3）花粉通道法花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。2、將目的基因?qū)雱游锛毎椒?顯微注射技術(shù)操作程序:提純含目的基因表達載體取受精卵顯微注射移植到子宮受精卵發(fā)育新性狀動物常用受體細胞：受精卵3、將目的基因?qū)胛⑸锛毎Ｓ梅ǎ篊a2+處理常用受體細胞：大腸桿菌微生物作受體細胞原因：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對少過程：Ca2+處理大腸桿菌感受態(tài)細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA（用Ca2+處理，增加細菌細胞壁的通透性）處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)的細胞(1)________________→目的基因的有無(2)分子雜交技術(shù)→_________________(3)_______________→目的基因是否翻譯(4)生物性狀的表達與否→目的基因是否表達(個體水平)DNA分子雜交技術(shù)目的基因是否轉(zhuǎn)錄抗原—抗體雜交分子水平四、目的基因的檢測與鑒定檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因1、導(dǎo)入檢測目的：方法：DNA分子雜交技術(shù)過程：①.首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA②.將含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標(biāo)記,以此做探針。③使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交,若顯示出雜交帶,表明目的基因已插入染色體DNA中從轉(zhuǎn)基因生物中提取的基因組DNA探針：雜交的對象：用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段15N15N14N探針轉(zhuǎn)基因生物的DNA變性變性14N2、轉(zhuǎn)錄檢測目的：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA方法：分子雜交技術(shù)用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段探針：雜交的對象：從轉(zhuǎn)基因生物中提取的mRNA.3、翻譯檢測目的：檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)方法:抗原抗體雜交技術(shù)從轉(zhuǎn)基因生物中提取的蛋白質(zhì)抗原：抗體：將目的基因編碼的蛋白質(zhì)注射進動物體內(nèi)進行免疫產(chǎn)生的相應(yīng)抗體4、個體生物學(xué)水平的鑒定抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等1.轉(zhuǎn)基因植物類別應(yīng)用實例抗蟲抗病抗逆改良殺蟲的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因:病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因;抗真菌基因:幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因①轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高30%②轉(zhuǎn)基因延熟番茄儲存時間可延長1～2個月③轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異1、3基因工程的應(yīng)用2.轉(zhuǎn)基因動物類別應(yīng)用實例提高生長速度改善畜產(chǎn)品品質(zhì)生產(chǎn)藥物作器官移植的供體如轉(zhuǎn)外源生長激素基因綿羊和轉(zhuǎn)外源生長激素基因鯉魚生長速率快、體型大如將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M,使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大減低,而其他營養(yǎng)成分不受影響目前,已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要藥品科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對豬的器官進行改造,抑制抗原決定基因的表達,或設(shè)法除去抗原決定基因,再結(jié)合克隆技術(shù),培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官3.基因工程藥物(1)來源：轉(zhuǎn)基因的_______。(2)成果：_________、抗體、_____、激素等。(3)作用：預(yù)防和治療_________、心血管疾病、_______、各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。4.基因治療(1)方法：把_________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能。(2)效果：治療_______的最有效的手段。(3)分類：_____基因治療和_____基因治療。工程菌細胞因子疫苗人類腫瘤遺傳病正?；蜻z傳病體內(nèi)體外基因治療的方法①體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。②體內(nèi)基因治療：用于基因治療的基因種類①正常基因：從健康人體上分離得到的功能正常的基因，用以取代病變基因，或依靠其表達產(chǎn)物。②反義基因。即通過產(chǎn)生的mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的mRNA進行互補，