湖南省岳陽市第一人教版高二生物選修三知識點(diǎn)總結(jié)專題一基因工程

選修3《現(xiàn)代生物科技專題》知識點(diǎn)總結(jié)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(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，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?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。操作水平：DNA分子水平原理：基因重組優(yōu)點(diǎn)：1.突破物種界限2.定向改造生物的遺傳特性（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)切割，因此具有專一性。（3）作用的化學(xué)鍵：切割磷酸二酯鍵(4)結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”——DNA連接酶(1)作用：將兩個具有相同粘性末端的DNA片段連接起來，形成重組DNA（2）連接的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵（3）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。DNA連接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸添加到已存在的單鏈DNA片段上相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)形成磷酸二酯鍵化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3.“分子運(yùn)輸車”——運(yùn)載體（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。④對受體細(xì)胞無害。（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：噬菌體、動植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.從基因文庫中獲取（不知道目的基因的核苷酸序列的情況下采用）2.人工合成。常用方法有：（1）反轉(zhuǎn)錄法（已經(jīng)獲得mRNA的情況下采用）（2）化學(xué)合成法（知道目的基因的核苷酸序列、基因比較小的情況下采用）3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（知道目的基因兩端的核苷酸序列、基因比較大的情況下采用）（1）PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復(fù)制（4）過程：第一步：變性，加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；（高溫解旋）第二步：復(fù)性，冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；第三步：延伸，加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。（5）特點(diǎn)：指數(shù)(2n)形式擴(kuò)增第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)1.目的：使目的基因在受體細(xì)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(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標(biāo)記基因（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄mRNA。（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄停止。（3）標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞_1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(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。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：（1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。（2）將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。（3）將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：感受態(tài)細(xì)胞法：用Ca2+處理細(xì)胞（使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程）原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少第四步：目的基因的檢測和表達(dá)1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術(shù)。2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。4.有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動物基因工程：3.基因治療是把正常基因?qū)氩∪说捏w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療的目的，這是治療遺傳病最有效的手段。4.基因診斷：又稱為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。（四）蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(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。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)