生物选修三基因工程知识点.doc

专题基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具基因工程又叫DNA重组技术，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。操作水平是DNA分子水平，操作环境是在体外。“分子手术刀”限制性核酸内切酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已从近300种微生物中分离出了约4000种限制酶。能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；切开两个两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成黏性末端或平末端。“分子缝合针”DNA连接酶。将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。种类：1）E.coli DNA连接酶：只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来2）T4 DNA连接酶：既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低“分子运输车”基因进入受体细胞的载体。作为载体的必要条件：能自我复制、有切割位点、有遗传标记基因等。载体的种类：细菌质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作步骤主要包括：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。.目的基因的获取方法：从基因文库中获取、利用PCR提取目的基因、人工合成法。3.PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理DNA双链复制。条件：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。4基因表达载体的功能：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。5基因表达的载体的组成目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因6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。 7.导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）这是双子叶植物和裸子植物中常用的基因转化方法；基因枪法，这是单子叶植物中常用的基因转化方法；花粉管通道法，这种方法十分简便经济，我国的转基因抗虫棉就是用这种方法得到的。8.导入动物细胞：显微注射法，将基因表达载体提纯，用显微注射仪注射到受精卵中。9.导入微生物细胞：Ca2处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。10.检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原抗体杂交，看是否有杂交带。还可以根据其性状进行个体水平的鉴定。1.3 基因工程的应用一、植物基因工程成果1抗虫转基因植物杀虫基因：主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抵制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。2抗病转基因植物抗病基因：使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因抗毒素合成基因。3其他抗逆转基因植物：抗逆基因：调节渗透压的基因（使植物细胞渗透压升高以适应盐碱或干旱环境）、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因。4利用转基因改良植物的品质举例：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高植物氨基酸含量。二、动物基因工程1用于提高动物生长速度：外源生长激素基因2用于改善畜产品的品质：肠乳糖酶基因，转基因牛的乳糖含量减少。3用转基因动物生产药物基因来源：药用蛋白基因 + 乳腺蛋白基因的启动子成果：乳腺生物反应器 4用转基因动物作器官移植的供体原理：使移植动物器官没有抗原，就不会发生免疫排斥反应方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。5基因工程药品来源：转基因工程菌。成果：白细胞介素、干扰素、抗体、疫苗、激素等。三、基因治疗1概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效手段。2种类：体外基因治疗和体内基因治疗。3原理：遗传病患者一般缺少正常基因，所以导入正常基因后，使基表达，即可对病情起到缓解作用。1.4 蛋白质工程的崛起1.基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本来不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。2.蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质3.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计4. 蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷序列，可以创造自然界不存在的蛋白质5.概念：以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景，但目前成功的例子不多，主要原因是蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，这种高级结构非常复杂，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。