專題1基因工程

1、 專題1 基因工程 考點一 基因工程的理論基礎和基本工具 【基礎知識整合】 1基因拼接的理論基礎 (1) 是生物的主要遺傳物質。 (2)DNA的基本組成單位都是 。 (3)雙鏈DNA分子的空間結構都是規(guī)則的 結構。 2外源基因在受體內表達的理論基礎 (1) 是控制生物性狀的獨立遺傳單位。 (2)遺傳信息的傳遞都遵循 闡述的信息流動方向。 (3)生物界共用一套 。 3基因工程的基本工具 (1) 限 制 性 核 酸 內 切 酶：切 割 DNA 的 工 具 是 ，又稱 。這類酶主要是從 中分離純化出來的，能識別 分子中 ，并且使每一條鏈中特 定 部 位 的 兩 個 核 苷 酸 之 間 的 斷開，使其

2、形成 或 。 (2)DNA連接酶：常用的DNA連接酶有 (3)載體：攜帶目的基因進入受體細胞 條件：能在宿主細胞中保存下來并大量 ，有一個至多個 切割位點，有特殊的遺傳 ，便于篩選。 種類： (常用)、噬菌體的衍生物、 。 質粒 是 能 夠 自 主 復 制 的 很 小 的 雙 鏈 環(huán) 狀 分子。 作用：(1)作為運載工具，將 轉移到受體細胞內；(2)利用它在受體細胞內對目的基因進行大量 。 【知識拓展】 1基因工程 基因工程的別名 基因拼接技術或DNA重組技術 操作環(huán)境 生物體外 操作對象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本過程 剪切拼接導入表達 結果 人類需要的基因產物 2.DNA連接酶與

3、DNA聚合酶的比較 DN連接DN聚合作實都是催化兩個核苷酸之間形成磷酸二酯是需模不需需連DN雙單作用過在兩DN片段之間成磷酸二酯將單個核苷酸加到已在的核酸片段端羥基上形成磷酸二酯 作用結果將存在DN片段連接成重組DNA分子 合成新的DNA分子 考點二 基因工程基本操作程序 【基礎知識整合】 基因工程的基本操作程序 第一步： 1目的基因主要是指 ，也可以是一些具有調控作用的因子。目的基因的獲取途徑常見的有： 、 、 。 2基因文庫：將含有某種生 物 不 同 基 因 的 許 多 ，導入 的群體中儲存，各個 分別含有這種生物的 ，稱為基因文庫。常見的基因文庫有 和 。 3PCR技術擴增目的基因 PC

4、R 是 的 縮 寫，是 一 項在 復制特定DNA片段的核酸合成技術，可以在短時間內 。其原理是 ，其過程是： 加熱至9095， ； 冷卻到5560， ； 加熱至7075， 。 第二步： 1目的：使目的基因在受體細胞中 ，并且可以 ，同時使目的基因能夠 。 2基因表達載體的組成： 。 (1)啟動子：是一段有特殊結構的 ，位于基因的首端，是 識別和結合的部位，能驅動基因 ，最終獲得所需的蛋白質。 (2)終止子：是一段有特殊結構的 ，位于基因的 。 (3) 標 記 基 因 的 作 用：是 為 了 鑒 定 受 體 細 胞 中 ，從而將 篩選出來。常用的標記基因是 。 第三步： 1轉化的概念：是目的基因

5、進入 ，并且在受體細胞內 的過程。 2常用的轉化方法： (1)將目的基因導入植物細胞： 采用最多的方法是 ，農桿菌特點：易感染 植 物 和 裸 子 植 物， 對 大 多 數 植物沒有感染力；農桿菌中的Ti質粒上的TDNA可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的 上。 其次還有 ，是單子葉植物中常用的一種基因轉化方法，但是成本較高。 是我國科學家獨創(chuàng)的一種方法，是一種十分簡便經濟的方法。(我國的轉基因抗蟲棉就是用此種方法獲得的) (2)將目的基因導入動物細胞： 最常用的方法是 。此方法的受體細胞多是 。 操作程序：目的基因表達載體 取卵(受精卵) 顯微注射注射了目的基因的受精卵移植到 性動物的 內發(fā)

6、育新性狀動物。 (3)將目的基因導入微生物細胞： 感受態(tài)細胞法 原核生物特點： 、 、 等，因此早期的基因工程都用原核生物作為受體細胞。 大腸桿菌最常用的轉化方法是： 處理細胞 細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合 細胞吸收DNA分子。 3重組目的基因導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是 。 第四步： 1首先要檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因，方法是 。 2其次還要檢測 ，方法是 。 3最后檢測 ，方法是從轉基因生物中提取 ，用相應的抗體進行 。 4有時還需進行 的鑒定。如轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀。 【知識拓展】 1基因文庫的比較 文庫類cDN文基因組文文庫大基因

7、中啟動具有啟動作用DN片基因中內含位于編碼蛋白序列的非編DN片基因多某種生物的部分基因某種生物的全部物種間的基因交流 可以 部分基因可以 2.將目的基因導入受體細胞的比較 生物種類 植物細胞 動物細胞 微生物細胞 常用方法 農桿菌轉化法 顯微注射技術 Ca2處理法 受體細胞 體細胞 受精卵 原核細胞 轉化過程 將目的基因插入Ti質粒的TDNA上農桿菌導入植物細胞整合到受體細胞的DNA表達 將含有目的基因的表達載體提純取卵(受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物 Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子 3目的基因的檢測與鑒定 類型 步驟 檢測內容 方

8、法 結果 顯示 分子檢測 導入 檢測 目的基因是否插入受體細胞染色體的DNA上 DNA分子雜交技術(DNA和DNA之間) 是否成功顯示出雜交帶 表達 檢測 目的基因是否轉錄出mRNA 核酸分子雜交技術(DNA和mRNA之間) 同上 目的基因是否翻譯出蛋白質 蛋白質分子雜交(抗原與抗體之間) 同上 個體生物學水平的鑒定 確定是否具有抗性及抗性程度基因工程產品與天然產品的活性是否相同 抗蟲或抗病的接種實驗 基因工程產品與天然產品活性的比較 是否賦予了預期抗性或蛋白質活性 4.幾種不同水平的雜交 雜交(有性雜交)：在有性生殖過程中不同基因型個體之間的交配，實質是基因的自由組合。 細胞雜交：分為植物體

9、細胞雜交和動物細胞融合，其本質都是不同遺傳信息的兩個或多個細胞的融合。 DNA分子雜交技術，即使用放射性同位素或熒光分子標記的DNA作探針進行檢測。 DNARNA雜交：轉錄檢測，用標記的目的基因作探針，與mRNA雜交，能獲得DNARNA的雜交帶。 抗原抗體雜交：抗原抗體特異性反應法，首先要獲取由目的基因表達產物(蛋白質)免疫動物后的抗體，再從轉基因生物中提取蛋白質，與抗體混合后，檢測是否有抗原抗體雜交帶的出現。 考點三 基因工程的應用 【基礎知識整合】 1基因工程的成果歸納總結 類型 項目 外源基因類型及舉例 成果舉例 植物基因工程的成果 抗蟲轉基因植物 用于殺蟲的基因主要是： 、 、 、 。

10、 抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米 抗病轉基因植物 抗病毒基因常用的是 和 ； 抗真菌基因有： 和 。 抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒 類型 項目 外源基因類型及舉例 成果舉例 植物基因工程的成果 抗逆轉基因植物 常用的抗逆基因有： 、 抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米 和 。 改良品質的轉基因植物 優(yōu)良性狀基因如： 能提高必需氨基酸含量的 編碼基因 、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關的基因 高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛 類型 項目 外源基因類型及舉例 成果舉例 動物基因工程的成果 提高生長速度的轉基因動物 改善畜產品品質的轉基因動物生產藥物的轉基因

11、動物作器官移植供體的轉基因動物基因 轉基因綿羊、轉基因鯉魚 可用腸乳糖酶基因 乳汁中含乳糖較少的轉基因牛 藥用蛋白基因乳腺蛋白基因的啟動子 轉基因動物具有乳腺生物反應器 外源的抗原決定基因表達的調節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因 無免疫排斥的轉基因豬 基因治療 腺苷酸脫氨酶基因 治療復合型免疫缺陷癥 治療囊性纖維化病基因 治療遺傳性囊性纖維化病 2 基因治療 (1)概念：是把 導入病人體內，使該 發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療人類遺傳病最有效的手段。 (2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉入患者淋巴細胞中，治療復合型免疫缺陷癥。 (3)方法：a、 ：先從病人體內獲得 ，如T淋巴細胞，進行培養(yǎng)

12、。然后，在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。 b、體 內 基 因 治 療：直 接 向 人 體 組 織 細 胞 中 的治療方法。如1994年美國科學家利用經過修飾的腺病毒作載體，成功地將治療遺傳性囊性纖維化病的正?；蜣D入患者肺組織中。 【知識拓展】 1轉基因食品：轉基因食品是通過遺傳工程改變植物種子中的脫氧核糖核酸，然后把這些修改過的再復合基因轉移到另一些植物種子內，從而獲得在自然界中無法自動生長的植物物種。上世紀80年代末，科學家們開始把10多年分子研究的成果運用到轉基因食品上，1995年成功地生產出抗雜草黃豆，并在市場上出售。又經過7年的努力，現在他們利

13、用基因技術已批量生產出抗蟲害、抗病毒、抗雜草的轉基因玉米、黃豆、油菜、土豆、西葫蘆等。目前，轉基因食品的主要產地是美國、加拿大、歐盟、南非、阿根廷等。 2轉基因食品安全評價： 隨著轉基因技術向農業(yè)、食品和醫(yī)藥領域的不斷滲透和迅速發(fā)展，轉基因食品安全性現成為全球關注的熱點問題之一。 考點四 蛋白質工程 【基礎知識整合】 1概念：是指以蛋白質分子的 及其與 的關系作為基礎，通過 或 ，對 進行改造，或制造一種 ，以滿足人類的生產和生活的需求。 2過 程：預 期 蛋 白 質 功 能 設 計 預 期 的 推測應有的 找到對應的 。 【知識拓展】 蛋白質工程與基因工程的比較 項目 區(qū)別與聯系 蛋白質工程 基因工程 區(qū)別 過程 預期蛋白質功能設計預期的蛋白