基因工程知識總結(jié)

1、生物選修三 知識點(diǎn)基因工程一、 基因工程1、（a）基因工程的誕生（一）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(jì)，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(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。2、（ a）基因工程的原理及技術(shù)原理：基因重組技術(shù)：（一）基因工程的基本工具1. “分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2） 功能：能夠識別雙鏈 DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸 之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有

2、專一性 _（3） 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” 一一 DNA連接酶（1）兩種DNA連接酶（E coliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的比較： 相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。 區(qū)別：E coliDNA連接酶來源于 T4噬菌體，只能將雙鏈 DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵 連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。（2）與DNA聚合酶作用的異同：-DNA聚合酶只能將單個(gè)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(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3“分子運(yùn)輸車”一一載體（1

3、）載體具備的條件： 能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。 具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。 具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是-質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能 力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3） 其它載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)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目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。2原核基因采取直接分離獲得：真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。（1）直接分離基因（鳥槍法）限制酶運(yùn)載體 過程：供體細(xì)胞中的DNA、DNA片段受體細(xì)胞DNA片段擴(kuò)增 找

4、出目的基因分離目的基因。 優(yōu)點(diǎn)：操作簡便。 缺點(diǎn)：工作量大，具有一定的盲目性。（2）人工合成基因a. 反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄合成 過程：目的基因的 mRNA單鏈DNA 、雙鏈DNA（目的基因）。 優(yōu)點(diǎn)：專一性強(qiáng)，目的基因不含有內(nèi)含子。 缺點(diǎn)：操作過程麻煩，mRNAfe存時(shí)間短，技術(shù)要求高。b. 直接合成法推測過程：蛋白質(zhì)的氨基酸序列化學(xué)合成J目的基因。推測mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列優(yōu)點(diǎn)：專一性強(qiáng)，目的基因不含有內(nèi)含子，可合成自然界不存在的新基因。 缺點(diǎn)：對于許多復(fù)雜的、尚不知道核苷酸序列的基因不能用此法合成。3. PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1) 原理：DNA雙鏈復(fù)制(2) 過程：第一步：加

5、熱至 9095 C DNA解鏈；第二步：冷卻到 5560C,引物結(jié)合到互補(bǔ) DNA鏈；第三步：加熱至 7075 C，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。 第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建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(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因(1) 啟動(dòng)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(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。(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。(3) 標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從

6、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：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。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：Ca2+處理受體細(xì)胞成為感受態(tài)細(xì)胞，再進(jìn)行混合3重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩詵含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。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

7、了目的基因，方法是采用DNA 分子雜交技術(shù)。2. 其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了 mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與 mRNA 雜交。3. 最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進(jìn)行抗原 抗體雜交。4有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。女口轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。(三) (b)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(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。3基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能T設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)T推 測氨基酸序列T推測脫氧核苷酸序列T 合成DNA t表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因t構(gòu)建表達(dá)載體t導(dǎo)入受 體細(xì)胞t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