高中生物选修3易考知识点背诵大全之基因工程

　　基因工程的概念

　　基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

　　(一)基因工程的基本工具

　　1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)

　　(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

　　(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。

　　(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

　　2.“分子缝合针”——DNA连接酶

　　(1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较：

　　①相同点：都缝合磷酸二酯键。

　　②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

　　(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

　　3.“分子运输车”——载体

　　(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

　　②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

　　③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

　　(2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

　　(3)其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒

　　(二)基因工程的基本操作程序

　　第一步：目的基因的获取

　　1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。

　　2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。

　　3.PCR技术扩增目的基因

　　(1)原理：DNA双链复制

　　(2)过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链;第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链;第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。

　　第二步：基因表达载体的构建

　　1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

　　2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因

　　(1)启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

　　(2)终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。

　　(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。

　　第三步：将目的基因导入受体细胞_

　　1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

　　2.常用的转化方法：

　　将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。

　　将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。

　　将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ，最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

　　3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。

　　第四步：目的基因的检测和表达

　　1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。

　　2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。

　　3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行抗原-抗体杂交。

　　4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

　　(三)基因工程的应用

　　1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

　　2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

　　3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

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