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高中生物選修3知識(shí)點(diǎn)總結(jié)之基因工程

時(shí)間: 子媚2 高三生物

  基因工程知識(shí)點(diǎn)1: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:主要是從原核生物中分離純化出來的。

  (2)功能:能夠識(shí)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”——DNA連接酶

  (1)兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較:

 ?、傧嗤c(diǎn):都縫合磷酸二酯鍵。

 ?、趨^(qū)別:E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌,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”——載體

  (1)載體具備的條件:

 ?、倌茉谑荏w細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

  ②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn),供外源DNA片段插入。

 ?、劬哂袠?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:λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒。

  基因工程知識(shí)點(diǎn)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. 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。

  3. PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

  (1)PCR的含義:是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。

  (2)目的:獲取大量的目的基因

  (3)原理:DNA雙鏈復(fù)制

  (4)過程:

  第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈為單鏈;

  第二步:冷卻到55~60℃,引物與兩條單鏈DNA結(jié)合;

  第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。

  (5)特點(diǎn):指數(shù)(2n)形式擴(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(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(shí)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)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。

  將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞:原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少 ,最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌 ,其轉(zhuǎn)化方法是:

  先用Ca2+處理細(xì)胞,使其成為感受態(tài)細(xì)胞 ,再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合,在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子,完成轉(zhuǎn)化過程。

  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)

  1. 首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術(shù)。

  2. 其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。

  3. 最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。

  4. 有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。

  基因工程知識(shí)點(diǎn)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(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。

  4. 基因診斷:又稱為DNA診斷,是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?;驍y帶病原體。

  基因工程知識(shí)點(diǎn)4:蛋白質(zhì)工程的概念

  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),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))

  蛋白質(zhì)工程的基本途徑:

  從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)

  設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

  推測應(yīng)有的氨基酸序列

  找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)

  蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別


  看了“高中生物選修3知識(shí)點(diǎn)總結(jié)之基因工程”

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