選修三專題一基因工程復(fù)習(xí)

1、基因工程概念基因工程概念 基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外體外DNADNA重組重組和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因基因等技術(shù)，賦予生物以等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生，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。物類型和生物產(chǎn)品。 由于基因工程是在由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上進(jìn)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNADNA重組重組技術(shù)技術(shù)。基因工程相關(guān)要點(diǎn)基因工程相關(guān)要點(diǎn)基因工程相關(guān)要點(diǎn)基因工程相關(guān)要點(diǎn)2、基本工具：、基本工具： “分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀

2、”: “分子縫合針?lè)肿涌p合針”: 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體:3、基本操作步驟：基本操作步驟： 1 1、目的基因的、目的基因的獲取獲取 2 2、基因表達(dá)載體的、基因表達(dá)載體的構(gòu)建構(gòu)建（核心）（核心）3 3、將目的基因、將目的基因?qū)雽?dǎo)入受體細(xì)胞受體細(xì)胞 4 4、目的基因的、目的基因的檢測(cè)檢測(cè)與鑒定與鑒定 黏性末黏性末端端黏性末端黏性末端 1.1.限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 來(lái)源：來(lái)源：原核生物原核生物 作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列（反向?qū)μ囟ê塑账嵝蛄校ǚ聪驅(qū)ΨQ重復(fù)排列）稱重復(fù)排列）

3、，切割，切割特定切點(diǎn)（磷酸二酯鍵）。特定切點(diǎn)（磷酸二酯鍵）。 結(jié)果：結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端產(chǎn)生黏性末端（EcoRI）（堿基互補(bǔ)配對(duì)）或平（堿基互補(bǔ)配對(duì)）或平末端末端（SmaI）。1 1、限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶-“-“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” 2.DNA2.DNA連接酶連接酶“分子縫合針?lè)肿涌p合針”1)種類：種類：2)作用部位：作用部位：Ecoli DNA連接酶連接酶（黏性末端）（黏性末端）T4 DNA連接酶連接酶 （黏性末端和平末端）（黏性末端和平末端）磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 DNA連接酶連接酶可把平末端或黏性末端之間的縫隙可把平末端或黏性末端之間的縫隙“縫合縫合”起來(lái)，即相當(dāng)于把梯子兩邊

4、的扶手的斷起來(lái)，即相當(dāng)于把梯子兩邊的扶手的斷口連接起來(lái)，這樣一個(gè)口連接起來(lái)，這樣一個(gè)重組重組DNA分子分子就形成了。就形成了。對(duì)比DNA聚合酶具有具有1至多個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)限制酶切點(diǎn)，供外，供外源源DNADNA片段插入片段插入在受體細(xì)胞中在受體細(xì)胞中能復(fù)制并穩(wěn)定保存能復(fù)制并穩(wěn)定保存具有具有標(biāo)記基因標(biāo)記基因，供重組，供重組DNADNA的鑒的鑒定和選擇定和選擇對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害作用：作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。常用載體：常用載體：擬核外環(huán)狀擬核外環(huán)狀DNA （質(zhì)粒）（質(zhì)粒）其他種類：其他種類：噬菌體衍生物和動(dòng)植物病毒噬菌體衍生物和動(dòng)植物病毒條件：條件： 3.

5、3.分子運(yùn)載車分子運(yùn)載車載體載體質(zhì)粒質(zhì)粒細(xì)菌擬核細(xì)菌擬核DNADNA之外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能之外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能自主復(fù)自主復(fù)制制的很小的的很小的環(huán)狀環(huán)狀DNADNA分子分子。小結(jié)小結(jié)基因工基因工程程的工具的工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有專一性具有專一性(識(shí)別序列識(shí)別序列)切開切開DNA分子的磷酸二酯鍵分子的磷酸二酯鍵DNA連連接酶接酶連接磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵種類種類E.coliDNA連接酶連接酶T4 DNADNA連接酶連接酶運(yùn)載運(yùn)載工具工具具備的具備的條件條件具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在具

6、標(biāo)記基因具標(biāo)記基因?qū)λ拗骷?xì)胞無(wú)害對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害質(zhì)粒、質(zhì)粒、噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒二、基因工程基本操作的四個(gè)步驟二、基因工程基本操作的四個(gè)步驟1 1、目的基因的獲取、目的基因的獲取2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3 3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4 4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定（一）目的基因的提?。ㄒ唬┠康幕虻奶崛?.目的基因：主要是指目的基因：主要是指_ 。2.獲取方法：獲取方法：1）_中中獲取目的基因獲取目的基因2）PCR反應(yīng)擴(kuò)增反應(yīng)擴(kuò)增DNA3）人工合成法：化學(xué)方法合成）人工合成法：化學(xué)方法合成DNA片段（反轉(zhuǎn)

7、錄片段（反轉(zhuǎn)錄法、直接合成法）法、直接合成法）從基因文庫(kù)從基因文庫(kù)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 文庫(kù)類型文庫(kù)類型cDNAcDNA文庫(kù)文庫(kù)基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)文庫(kù)大小文庫(kù)大小基因中啟動(dòng)子基因中啟動(dòng)子基因中內(nèi)含子基因中內(nèi)含子基因多少基因多少種間基因交流種間基因交流小小大大無(wú)無(wú)有有無(wú)無(wú)有有某生物的部分某生物的部分基因基因某生物的全部基某生物的全部基因因可以可以部分可以部分可以利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCRPCR）模板模板DNA DNA 4 4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸一對(duì)引物一對(duì)引物熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶(Taq(T

8、aq酶）酶）原理：原理：DNADNA半保留復(fù)制半保留復(fù)制前提：前提：一段已知目一段已知目的基因的核苷酸序的基因的核苷酸序列列條件：條件：延伸延伸(70(70 -75-75 )變性變性(90-95(90-95 ) 退火退火(55(55 -60-60 ) 過(guò)程：過(guò)程：（二）基因表達(dá)載體構(gòu)建二）基因表達(dá)載體構(gòu)建1、基因表達(dá)載體由、基因表達(dá)載體由 _、_ _、_、 四部分組成。四部分組成。目的基因目的基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子標(biāo)記基因標(biāo)記基因 終止子終止子2、啟動(dòng)子作用：、啟動(dòng)子作用：3、標(biāo)記基因的作用：、標(biāo)記基因的作用： RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的“開關(guān)開關(guān)”。

9、 鑒別受體細(xì)胞中是否含有鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因目的基因 ，從普通細(xì)胞，從普通細(xì)胞中篩選出含目的基因的受中篩選出含目的基因的受體細(xì)胞體細(xì)胞（1 1）用一定的）用一定的_切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出切口，露出_。（2 2）用）用_切斷目的基因，使其產(chǎn)生切斷目的基因，使其產(chǎn)生 _。（3 3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處，再加入適量再加入適量_，形成了一個(gè)重組，形成了一個(gè)重組DNADNA分分子（重組質(zhì)粒）子（重組質(zhì)粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接

10、酶重組質(zhì)粒形成過(guò)程重組質(zhì)粒形成過(guò)程: :轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化: :目的基因目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。的過(guò)程。（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞受體細(xì)胞種類受體細(xì)胞種類方法方法植物細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（雙子葉植物、裸子植物）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（雙子葉植物、裸子植物）基因槍法（單子葉植物）基因槍法（單子葉植物）花粉管通道法花粉管通道法顯微注射技術(shù)：顯微注射技術(shù)：目的基因表達(dá)載體提純目的基因表達(dá)載體提純 取卵取卵（受精卵受精卵）顯微注射顯微注射受精卵發(fā)育受精卵發(fā)育新性狀動(dòng)物新

11、性狀動(dòng)物用用CaCa2+2+處理處理細(xì)胞細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收感受態(tài)細(xì)胞吸收DNADNA分子分子將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 原核生物原核生物繁殖快、多為單細(xì)胞、遺繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，故早期常作為受體傳物質(zhì)相對(duì)較少，故早期常作為受體細(xì)胞。細(xì)胞。大腸桿菌細(xì)胞大腸桿菌細(xì)胞用用Ca2+處理處理感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體重組表達(dá)載體DNA溶于緩沖液溶于緩沖液混合混合導(dǎo)入導(dǎo)入分子水平檢測(cè)：分子水平檢測(cè)：檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNADNA上是否插入了目的上是否插入了目的基因：基

12、因：方法方法DNADNA分子雜交分子雜交( (探針與基因組探針與基因組DNA)DNA)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA：方法方法分子雜交（探針與生物體分子雜交（探針與生物體mRNAmRNA）檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：方法方法抗原抗原抗體雜交抗體雜交( (生物中蛋白質(zhì)與抗體生物中蛋白質(zhì)與抗體) )個(gè)體水平鑒定個(gè)體水平鑒定（性狀）（性狀）抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等（四）目的基因的檢測(cè)與鑒定（四）目的基因的檢測(cè)與鑒定分子探針：分子探針：同位同位素標(biāo)記的素標(biāo)記的目的基目的基因因的的單鏈單鏈 轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)

13、基因生物 轉(zhuǎn)基因生物是指利用轉(zhuǎn)基因生物是指利用 技術(shù)導(dǎo)入技術(shù)導(dǎo)入 _培育出的能夠?qū)⑿滦誀钆嘤龅哪軌驅(qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地穩(wěn)定地_ 給后代的給后代的 生物。生物?；蚬こ袒蚬こ掏庠椿蛲庠椿蜻z傳遺傳基因工程基因工程優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 打破了常規(guī)育種難以突破的打破了常規(guī)育種難以突破的 _ ， _ _ 的改的改變了生物的遺傳性狀變了生物的遺傳性狀. .物種之間的界限物種之間的界限( (生殖隔離生殖隔離) )定向定向三、 基因工程的應(yīng)用1、植物基因工程成果、植物基因工程成果2、動(dòng)物基因工程成果、動(dòng)物基因工程成果抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲轉(zhuǎn)基因植物（抗蟲棉）（抗蟲棉）抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物（病毒外殼蛋白基因）（病

14、毒外殼蛋白基因）抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物（抗性基因）（抗性基因）改良植物品質(zhì)改良植物品質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)、實(shí)用、觀賞價(jià)值）（營(yíng)養(yǎng)、實(shí)用、觀賞價(jià)值）提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度（外源生長(zhǎng)激素基因）（外源生長(zhǎng)激素基因）改善畜產(chǎn)品質(zhì)量改善畜產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器）（乳腺生物反應(yīng)器）做器官移植供體做器官移植供體（導(dǎo)入調(diào)節(jié)因子，避免（導(dǎo)入調(diào)節(jié)因子，避免排異反應(yīng)）排異反應(yīng)）基因工程藥物基因工程藥物（轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)抗體、（轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)抗體、細(xì)胞因子等）細(xì)胞因子等）3 3、基因診斷、基因診斷: :用放射性同位素用放射性同位素( (如如3232P)P)、熒光分子等、熒光分子等標(biāo)記的標(biāo)記的D

15、NADNA分子做探針，利用分子做探針，利用DNADNA分子雜交原理分子雜交原理，鑒，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。4 4、基因治療、基因治療: :把把健康的外源基因健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕輰?dǎo)入有基因缺陷的細(xì)胞中，達(dá)到的細(xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。治療疾病的目的。 取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)四、蛋白質(zhì)工程概念：概念：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(guò)基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾基因修飾或或基因合成基因合成，對(duì)現(xiàn)有的，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)進(jìn)

16、行進(jìn)行改造改造，或制造一種或制造一種新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)生活的需要。，以滿足人類生產(chǎn)生活的需要。原理：原理：步驟：步驟：DNADNAmRNAmRNA翻譯翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄肽鏈肽鏈復(fù)制復(fù)制折疊折疊具有空間結(jié)具有空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)的蛋白質(zhì)表達(dá)生物表達(dá)生物特有的功特有的功能或性狀能或性狀基因基因DNADNA氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能預(yù)期功能生物功能生物功能mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊DNADNA合成合成分子設(shè)計(jì)分子設(shè)計(jì)比較：基因工程和蛋白質(zhì)工程比較：基因工程和蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程相同點(diǎn)相同點(diǎn)都要改造基因，都屬于

17、分子水平都要改造基因，都屬于分子水平產(chǎn)生新的產(chǎn)生新的基因型，無(wú)新基因基因型，無(wú)新基因基因（型）基因（型）產(chǎn)生的蛋白質(zhì)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)原有的原有的可以是新的可以是新的聯(lián)系聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)，是基因工程的應(yīng)用和延伸；前者是基因工程的應(yīng)用和延伸；前者可為后者修飾、改造酶可為后者修飾、改造酶基因工程步驟基因工程步驟1342概念：概念：原理：原理：工具工具步驟步驟應(yīng)用應(yīng)用基基因因工工程程小小結(jié)結(jié)限制性核酸內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶：DNA連接酶：連接酶：載體：載體：來(lái)源；作用及特點(diǎn)；結(jié)果來(lái)源；作用及特點(diǎn)；結(jié)果種類；作用種類；作用作用；必備條件；常用載體作用；必備條件；常用載體目的基