1、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1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具1、基因工程的概念又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向改造生物的遺傳性狀 。優(yōu)點(diǎn)：定向地改造生物的遺傳性狀；實(shí)現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，迅速培育出生物新品種2、基因拼接的理論基礎(chǔ)：(1)大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA。(2)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。3、外源基因在受體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)：(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺

2、傳信息的傳遞都遵循中心法則。(3)生物界共用一套遺傳密碼。（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）來源：主要是原核生物（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的特定的核苷酸序列，有特定的切割位點(diǎn)（專一性）。（3）作用部位：磷酸二酯鍵（3） 結(jié)果：形成兩種末端：黏性末端和平末端。 注意：用同種限制酶分別切割目的基因和載體，從而形成相同的黏性末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來 2.“分子縫合針”DNA連接酶作用：恢復(fù)磷酸二酯鍵。種類：E·coliDNA連接酶：來源于大腸桿菌，連接黏性末端；T4DNA連接酶：來源于噬菌體，連接黏性末端和平末端。3.

3、“分子運(yùn)輸車”載體（1）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。對受體細(xì)胞無害（2）常用的載體：細(xì)菌的質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒 （天然質(zhì)粒不能直接使用）1.2 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.方法：從基因文庫中獲取目的基因（方法：根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA、基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì) 等特性。）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（適用于已知目的基因的一段核苷酸序列）通過化學(xué)方法人工合成（適用于目的基因較小，

4、或已知目的基因核苷酸序列）3.基因組文庫與cDNA文庫的區(qū)別4.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）PCR的含義：全稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：快速獲取大量的目的基因（3）原理：DNA復(fù)制（4）使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列（5）條件：模板DNA、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、四種脫氧核苷酸（6）過程：第一步：變性，加熱至9095DNA解鏈為單鏈，斷裂氫鍵；第二步：退火，冷卻到5560，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合，形成局部雙鏈DNA；第三步：延伸，加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。（7）特點(diǎn)：指數(shù)(2n)形

5、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：位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位（2）終止子：位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄停止。（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。 注意：載體與表達(dá)載體的區(qū)別：二者都有標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)兩部分DNA片段。表達(dá)載體在載體基礎(chǔ)上增加了目的基因、啟動子、終止子三部分結(jié)構(gòu)3、啟動子、終止子與起始密碼子、終止密碼子的區(qū)別： 啟動子、終止子位于

6、DNA上，控制轉(zhuǎn)錄的起始和終止。 起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，控制翻譯的起始和終止。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、受體細(xì)胞分為三大類，導(dǎo)入方法如下：受體細(xì)胞：受精卵、體細(xì)胞 適用于雙子葉植物和裸子植物 適用于單子葉植物 適用于被子植物（如：抗蟲棉） 受體細(xì)胞：受精卵3.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：原理：Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上過程： 4、（動物細(xì)胞）顯微注射法過程： 提純含目的基因 取受精卵 顯微注射 移植到 受精卵 新性狀表達(dá)載體 子宮 發(fā)育 生物5、將目的基因

7、導(dǎo)入微生物細(xì)胞：微生物作為受體細(xì)胞的原因： 繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少 常用菌：大腸桿菌 方法： Ca2+ 處理細(xì)胞 過程： 注：Ca2+處理的目的：增加細(xì)胞壁的通透性3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(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)檢測是否插入了目的基因：DNA分子雜交技術(shù) (DNA-DNA)1.分子水平 檢測是否轉(zhuǎn)錄出mRNA：分子雜交技術(shù) (DNA-RNA)檢測是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原抗體雜交技術(shù)2.個體生物學(xué)水平的鑒定：生物的抗性鑒定（抗蟲、抗病等）、產(chǎn)品的活性鑒定1.3 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：提高動物生長速度改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器 ） 方法：藥用蛋白基因 + 乳腺蛋白基因的啟動子用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體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。1.4 蛋白質(zhì)工程1.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)，