高中生物一基因工程详细知识点选修3.doc

DNA重组技术的基本工具1基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术2.DNA重组技术的基本工具①、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切酶A、作用——限制性核酸内切酶能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在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B、限制性内切酶的切割方式：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列:他们识别的核苷酸序列不同,但是切点都是在G↓C之间C比较有关的DNA酶（1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。

（3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点②.DNA连接酶——“分子缝合针”（1）DNA连接酶的分类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶2）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二酯键，T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键③.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）分子运载车的分类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等2）运载体使用的目的：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制 ②有多个限制性内切酶切点 ③有一定的标志基因，便于筛选基因工程的基本操作程序目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定一基因的结构：基因是有遗传效应的DNA片段(注：RNA病毒为RNA)，分为编码区和非编码区。

编码区：能转录出mRNA，原核生物中也就是能编码蛋白质的区段非编码区：不能转录出mRNA，也不能编码蛋白质的区段（１）原核细胞基因的结构非编码区中存在调控遗传信息表达的核苷酸序列:①编码区上游的RNA聚合酶结合位点，即启动子，可控制RNA聚合酶的结合RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并结合调控序列中的结合位点，能催化DNA转录为RNA②编码区下游有终止子，可控制RNA聚合酶的停止、脱落2）真核细胞基因的结构二 基因工程的基本操作程序1目的基因的获取：A目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等B获得目的基因的方法（1）从基因文库中获取目的基因：基本概念的理解：①将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库②将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后将这些片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段这个群体包含了这种生物的所有基因。

这种基因文库叫基因组文库③有些基因文库比较小，只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如cDNA文库（用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体叫做这种生物cDNA文库怎样提取：根据目的基因有关信息，例如，根据基因的核苷酸序列，基因的功能，基因在染色体的位置，基因的转录产物mRNA以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因⑵利用PCR技术扩增目的基因：原理：DNA双链复制的基本原理前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物条件：a..四种脱氧核苷酸b.DNA的两条链为模板c.热稳定DNA聚合酶(Taq酶）d.一对引物（一小段单链DNA或RNA，一般20～30个碱基，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对）e.温度控制和缓冲液PCR技术扩增过程:a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNAb、复性（55℃-60℃）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从 引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链⑶人工合成:①反转录法： 以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。

目的基因转录成的mRNA 单链DNA双链DNA（目的基因）②根据已知的氨基酸序列合成DNA法:蛋白质中氨基酸的序列mRNA中的碱基序列DNA碱基序列目的基因目的基因2.基因表达载体的构建:→基因工程的核心⑴．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用目的基因：⑵．基因表达 启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录基因载体的组成 终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来 标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因⑶．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）⑷．条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）3.将目的基因导入受体细胞：⑴常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等⑵将目的基因导入受体细胞的原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径⑶转化：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⑷感受态细胞：大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用用钙离子处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称感受态细胞。

⑸方法：4.目的基因的检测与鉴定：基因工程应用和蛋白质工程1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的 （如 、 、 、 和 等），以及 和利用植物生产 等方面 2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出 ，将其导入 中，使其具有 用于杀虫的基因主要是 、 、 、 等3、引起植物生病的微生物称为 ，主要有 、 和 等抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是 和 ；抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 4、目前科学家利用一些可以调节 的基因，来提高农作物的抗盐碱和 能力；将鱼的 导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将 导入作物，使作物抗除草剂。

5、利用转基因技术可以提高生物中的 的含量、延长贮存时间、改变花色等，从而提高作物品质6、动物基因工程可用于 ， ， ， 7、基因工程药物包括 、 、 、 、 等8、治疗遗传病的最有效手段是 ，这种方法是把 导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到 的目的，可分为 和 两条途径9、基因工程的实质是将一种生物的 转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出 其缺点是在原则上只能生产 ，而天然蛋白质的 符合 的需要，却不一定完全符合 的需要。

10、蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其与 的关系作为基础，通过 或 ，对 进行改造，或制造 ，以满足 的需求11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的 →找到相对应的 12、蛋白质工程具有 的前景，但 。