第3章基因工程（單元知識清單）（填空版）

第三章基因工程知識清單第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具一、重組DNA技術(shù)的基本工具1.基因工程的概念別名技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象操作水平水平結(jié)果創(chuàng)造出更符合人們需要的新的和2.基因工程的誕生和發(fā)展(1)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)不僅證明DNA是遺傳物質(zhì)，還證明了DNA可在同種生物不同個體之間。(2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出和的證明。(3)中心法則的確立。(4)的破譯。(5)基因轉(zhuǎn)移載體和的發(fā)現(xiàn)為DNA的切割、連接以及功能基因的獲得創(chuàng)造了條件。(6)體外重組的實(shí)現(xiàn)。(7)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功。(8)DNA測序和合成技術(shù)的發(fā)明。(9)技術(shù)的發(fā)明。(10)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對特定基因的定點(diǎn)插入、敲除或替換。3.重組DNA技術(shù)的基本工具(1)限制性內(nèi)切核酸酶(也稱“限制酶”)—“分子手術(shù)刀”來源種類特點(diǎn)（專一性）作用結(jié)果主要來自分離的限制酶有種1.識別雙鏈DNA分子的2.使每一條連中特定部位的磷酸二酯鍵斷開斷開兩個核苷酸之間的產(chǎn)生和平末端●已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ識別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在圖中寫出兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端并寫出末端的種類。EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識別的不同，切割位點(diǎn)(填“相同”或“不同”)，說明限制酶具有。(2)DNA連接酶—“分子縫合針”①作用：能夠?qū)NA片段連接起來。②分類：基因工程常用的有兩種：●E.coliDNA連接酶：連接互補(bǔ)的，不能連接平末端?！馮4DNA連接酶：連接互補(bǔ)的。(3)載體——“分子運(yùn)輸車”①基因工程通常利用作為載體將基因送入細(xì)胞。是獨(dú)立于細(xì)胞核或擬核DNA之外，具有自我復(fù)制能力的?！褓|(zhì)粒DNA分子上有，可供外源基因插入其中?！駭y帶外援DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，能夠在細(xì)胞中進(jìn)行，或整合到受體DNA上，隨受體DNA的同步復(fù)制。質(zhì)粒上常有特殊的，如抗性基因，便于。②基因工程常用的載體除質(zhì)粒外，還有等。二、DNA的粗提取與鑒定和DNA片段的擴(kuò)增與電泳鑒定1.DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)原理(1)不溶于酒精，溶于酒精。(2)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于溶液。(3)在一定溫度下，DNA遇試劑會呈現(xiàn)藍(lán)色。2．PCR實(shí)驗(yàn)原理PCR利用了和的原理。3.DNA片段電泳鑒定的原理DNA分子具有，在一定的下，這些基團(tuán)可以帶上，在電場的作用下，這些帶電分子會向著的電極移動，這個過程就是電泳。●在凝膠中DNA分子的遷移速率與、和等有關(guān)?！衲z中的DNA分子通過，可以在波長為300nm的紫外燈下被檢測出來。4．實(shí)驗(yàn)步驟1.DNA的粗提取與鑒定具體過程①稱取30g洋蔥，切碎，加入10mL研磨液，充分研磨?！诼┒分袎|，將研磨液過濾到燒杯中，℃處理，取上清液?！墼谏锨逡褐屑尤塍w積相等的、預(yù)冷的溶液，靜置2～3min，用玻璃棒沿同一方向攪拌，卷起絲狀物，并用濾紙吸去水分?！苋芍?0ml的試管編號A、B，各加入2mol/L的NaCl溶液5mL，將絲狀物溶于B試管的NaCl溶液中。然后向兩支試管中各加入4mL的?；靹蚝?，將試管置于中加熱5min?！萁Y(jié)果觀察：A試管，B試管。第2節(jié)基因工程的基本操作程序1.目的基因的篩選與獲取(1)目的基因：在基因工程的設(shè)計和操作中，用于改變受體細(xì)胞或獲得預(yù)期等的基因。(2)篩選合適的目的基因①從相關(guān)的已知的基因中進(jìn)行篩選是較為有效的方法之一。②利用序列數(shù)據(jù)庫和序列比對工具進(jìn)行篩選。(3)目的基因的獲?、偃斯ず铣赡康幕?。②PCR和擴(kuò)增目的基因a.PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))：是一項(xiàng)根據(jù)的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種反應(yīng)條件，對目的基因的核苷酸序列進(jìn)行的技術(shù)。b.PCR反應(yīng)的條件：一定的、DNA模板、2種、4種、DNA聚合酶，以及能自動調(diào)控溫度的儀器。c.PCR擴(kuò)增的過程●變性：溫度上升到90℃以上，目的基因DNA?！駨?fù)性：溫度下降到50℃左右時，通過堿基互補(bǔ)配對與兩條單鏈DNA結(jié)合?！裱由欤簻囟壬仙?2℃左右時，溶液中在耐高溫的的作用下加到引物的端合成子鏈?！裰貜?fù)循環(huán)多次。d.PCR產(chǎn)物的鑒定：常采用來鑒定。③通過構(gòu)建來獲取目的基因。2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心(1)目的：使目的基因，同時，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因表達(dá)載體的組成(3)構(gòu)建過程首先用一定的切割載體，使它出現(xiàn)一個切口，然后用限制酶或的限制酶切割目的基因的DNA片段，再利用將目的基因片段拼接到載體的切口處。3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.導(dǎo)入植物細(xì)胞常用方法：花粉管通道法、（適用于雙子葉植物或裸子植物）。2.導(dǎo)入動物細(xì)胞①常用方法：。②常用受體細(xì)胞：。3.導(dǎo)入微生物細(xì)胞①方法：用處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。②受體細(xì)胞：（使用最廣泛的是大腸桿菌）。③原核生物的特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。4.目的基因的檢測與鑒定檢測水平檢測方法分子水平檢測通過等技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了.檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，采用.個體生物學(xué)水平鑒定如做抗蟲或抗病接種實(shí)驗(yàn)等第3節(jié)基因工程的應(yīng)用一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用1.基因作物方面化學(xué)殺蟲劑的施用量，作物產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益。（1）轉(zhuǎn)基因抗蟲植物①措施：從某些生物中分離出具有功能的基因，將它導(dǎo)入作物中培育出具有抗蟲性的作物。②成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。（2）轉(zhuǎn)基因抗病植物①措施：將來源于某些病毒、真菌等的基因?qū)胫参镏?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。②成果：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。（3）轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物①措施：將的基因?qū)胱魑?，培育出抗除草劑的作物品種。②成果：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。（4）改良植物的品質(zhì)①目的：改良植物的等。②成果：將某種必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校梢蕴岣哌@種氨基酸的含量。2.轉(zhuǎn)基因動物方面有些成果正在進(jìn)入開發(fā)的階段。（1）提高動物的生長速率①措施：將基因?qū)雱游矬w內(nèi)，以提高動物的生長速率。②成果：轉(zhuǎn)基因鯉魚。（2）改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)①存在問題：有些人由于分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，稱之為乳糖不耐受。②措施：將基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，的含量大大降低，而其他成分不受影響。二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用1.對微生物或動植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造（1）目的：使它們能夠生產(chǎn)藥物。（2）藥物種類：細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。2.讓哺乳動物批量生產(chǎn)藥物——乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器（1）措施：將藥用蛋白基因與乳腺中等調(diào)控元件重組在一起。（2）受體細(xì)胞：動物的。（3）導(dǎo)入方法：。3.建立移植器官工廠在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制的表達(dá)，或設(shè)法除去，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆動物器官。三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用1.成果：生產(chǎn)、等。2.實(shí)例：將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過批量生產(chǎn)凝乳酶。第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起一、蛋白質(zhì)工程的概念1.蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的及其與的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過，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?；A(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的及其與的關(guān)系。2.操作方法及對象：。3.目的：改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。4.結(jié)果：改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)。5.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：是對編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造。蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的。6.相關(guān)學(xué)科及技術(shù)：分子生物學(xué)、晶體學(xué)和計算機(jī)技術(shù)。二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合的需要。三、蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過程從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的→推測應(yīng)有的→找到并改變相對應(yīng)的(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)目的基因的篩選與獲取→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實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(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)只能生產(chǎn)