专题一、基因工程知识点归纳.doc

专题一 基因工程一【高考目标定位】1、专题重点:DNA重组技术所需得三种基本工具；基因工程得基本操作程序四个步骤;基因工程在农业与医疗等方面得应用;蛋白质工程得原理。、专题难点:基因工程载体需要具备得条件;从基因文库中获取目得基因;利用PCR技术扩增目得基因；基因治疗；蛋白质工程得原理。二【课时安排】 2课时三【考纲知识梳理】第1节 DN重组技术得基本工具教材梳理：知识点一 基因工程得概念：基因工程就是指按照人们得愿望,进行严格得设计，并通过体外N重组与转基因等技术，赋予生物以新得遗传特性,从而创造出更符合人们需要得新得生物类型与生物产品。由于基因工程就是在DNA分子水平上进行设计与施工得，因此又叫做DA重组技术。注意:对本概念应从以下几个方面理解：操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要得基因产物知识点二 基因工程得基本工具1、限制性核酸内切酶“分子手术刀”(1)限制性内切酶得来源:主要就是从原核生物中分离纯化来得。(2)限制性内切酶得作用：能够识别双链DNA分子得某种特定得核苷酸序列,并能将每一条链上特定部位得两个核苷酸之间得磷酸二酯键切开.（3)限制性内切酶得切割方式及结果：在中心轴线两侧将DNA切开，切口就是黏性末端.沿着中心轴线切开DNA，切口就是平末端。2、DNA连接酶“分子缝合针(1)来源：大肠杆菌、T4噬菌体(2)DNA连接酶得种类：、oliDNA连接酶与T4DA连接酶。()作用及作用部位:E、colDN连接酶作用于黏性末端被切开得磷酸二酯键,T连接酶作用于黏性末端与平末端被切开得磷酸二酯键。注意：比较有关得DA酶(1)N水解酶:能够将DA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖与含氮碱基 (）DA解旋酶：能够将DNA或NA得某一段解成两条长链,作用得部位就是碱基与碱基之间得氢键。注意：使DN解成两条长链得方法除用解旋酶以外,在适当得高温（如94）、重金属盐得作用下,也可使DNA解旋。 (3)DA聚合酶：能将单个得核苷酸通过磷酸二酯键连接成DA长链。 (4)DA连接酶:就是通过磷酸二酯键连接双链DNA得缺口。注意比较N聚合酶与D连接酶得异同点。3、基因进入受体细胞得载体-“分子运输车”(1）分子运载车得种类:质粒：常存在于原核细胞与酵母菌中,就是一种分子质量较小得环状得裸露得DN分子,独立于拟核之外。病毒：常用得病毒有噬菌体、动植物病毒等。(2）运载体作用：就是用它做运载工具,将目得基因转运到宿主细胞中去。就是利用它在受体细胞内对目得基因进行大量复制。(3)作为运载体必须具备得条件：在宿主细胞中保存下来并大量复制 有多个限制性内切酶切点 有一定得标记基因，便于筛选。思维探究：知识点3、4、5主要就是介绍DNA重组技术得三种基本工具及其作用。限制酶“分子手术刀”，主要就是介绍限制酶得作用，切割后产生得结果.在这部分内容学习时，应关心得问题之一就是:限制酶从哪里寻找?我们可以联想从前学过得内容噬菌体侵染细菌得实验,进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源NA得入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制?进而联想到可能就是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效,达到保护自身得目得。这样就对“限制酶主要就是从原核生物中分离纯化出来”得认识提高了一个层次。基因进入受体细胞得载体“分子运输车”得学习内容,不能仅仅着眼于记住这几个条件，而应该深入思考每一个条件得内涵，通过深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些条件才能充当载体。教材拓展：拓展点一 限制酶所识别序列得特点限制酶所识别得序列得特点就是:呈现碱基互补对称，无论就是奇数个碱基还就是偶数个碱基,都可以找到一条中心轴线，如图,中轴线两侧得双链NA上得碱基就是反向对称重复排列得.如：以中心线为轴,两侧碱基互补对称； 以为轴,两侧碱基互补对称。拓展点二 DA连接酶连接得就是什么部位？A连接酶就是将一段N片段3端得羟基与另一DNA片段5端磷酸基团上得羟基连接起来形成酯键,而不就是连接互补碱基之间得氢键。第2节 基因工程得基本操作程序教材梳理:基因工程得基本操作步骤为四步曲：目得基因得获取;基因表达载体得构建;将目得基因导入受体细胞;目得基因得检测与鉴定。一.目得基因得获取1。目得基因:主要就是指编码蛋白质得结构基因.2目得基因得获取方法: 基因组文库 从基因文库中获取 cDA文库人工合成 逆转录法、根据已知得氨基酸序列推测脱氧核苷(真核生物) 序列、PCR技术扩增目得基因、DNA合成仪合成等注:需要重点复习得内容有:a基因组文库与部分基因文库得含义及区别(教材P10表格）,建立基因文库得目得?如何从基因文库中获取目得基因? b逆转录法得过程 cPCR技术（原理、场所、条件、过程、特点)DA复制与PCR技术列表比较.如下所示：(）从基因文库中获取基因文库：将含有某种生物不同基因得许多DN片段,导入受体菌得群体储存,各个受体菌分别含有这种生物得不同得基因。构建基因文库得目得:为了在不知目得基因序列得情况下,便于获得所需得目得基因.基因组文库:含有一种生物得所有基因。部分基因文库（如DNA文库)：含部分基因，可由mNA反转录而来。（2）利用CR技术扩增目得基因CR:就是一项在生物体外复制特定DNA片段得核酸合成技术原理:DNA双链复制原料:模板NA;RA引物;四种脱氧核苷酸;热稳定NA聚合酶(aq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、DA聚合酶作用下延伸合成互补链.过程：热变性(905)、退火(5560）、延伸（705）.特点:指数形式扩增二。基因表达载体得构建(基因工程得核心体外进行）1.目得:使目得基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代;使目得基因能够表达与发挥作用。 目得基因：根据需要来选择。2。基因表达 启动子:位于基因首端,RNA聚合酶识别与结合得部位,驱动转录基因。载体得组成 终止子:位于基因尾端，使转录在所需要得地方停下来. 标记基因：鉴别受体细胞中就是否含有目得基因。3。方法：同种限制酶分别切割载体与目得基因,再用NA连接酶把两者连接目得基因与运载体结合(以质粒为运载体)条件:同种限制酶、DNA连接酶、(目得基因、启动子、终止子、标记基因）三.将目得基因导入受体细胞转化:目得基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定与表达得过程。 导入植物细胞:常用农杆菌转化法（将构建得载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞)，基因枪法、花粉管通道法。(过程重点介绍）导入动物细胞:显微注射法(将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中)（过程重点介绍）导入微生物细胞:Ca处理受体细胞成为感受态细胞,再进行混合。提示:农杆菌转化法得原理就是利用农杆菌(胞内寄生菌）对植物得感染而把目得基因导入受体细胞。四.目得基因得检测与鉴定分子检测:导入检测+表达检测导入检测：利用NA分子杂交技术，目得基因DNA一条链(作探针）与受体细胞中提取得DN杂交，瞧就是否有杂交带。表达检测:目得为了检测就是否转录出了mRNA,利用DNN分子杂交技术,目得基因A一条链（作探针)与受体细胞中提取得mRNA杂交,瞧就是否有杂交带。表达检测：目得为了检测目得基因就是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原-抗体杂交,瞧就是否有杂交带。个体水平得鉴定：进行抗虫、抗病得接种实验,根据其性状判断就是否表达。提示:D分子杂交技术首先提取受体细胞中得D，然后高温解成单链,再与同位素标记得DN探针杂交；抗原-抗体杂交所用到得抗体就是用表达出得蛋白质注射动物进行免疫,产生相应得抗体,并提取出而来得第节 基因工程得应用教材梳理：知识点一 植物基因工程得应用植物基因工程技术主要用于提高农作物得抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱与抗盐碱等）以及改良农作物得品质与利用植物生产药物等方面.、提高抗逆性(1）常用抗虫基因:用于抗虫(杀虫)得基因主要就是B毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。()常用抗病基因：a、抗病毒基因有:病毒外壳蛋白基因与病毒得复制酶基因;b、抗真菌基因有：几丁质酶基因与抗毒素合成基因(3)其她抗逆基因:环境条件对农作物得生产会造成很大影响，并且这些影响就是多方面得,因此,抗逆性基因也有多种多样,如:抗盐碱与干旱得调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等.2、改良植物品质由于人们得食品含有得营养不平衡，不能满足人们对食品得要求,这样,可以通过转基因技术,使植物能够合成某些本来不能合成得物质。如科学家将必需氨基酸含量多得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得活性,以提高氨基酸得含量。知识点二 动物基因工程得应用、用于提高动物生长速度:由于外援生长激素基因得表达可以使转基因动物生长得更快,将这类基因导入动物体内,以提高动物得生长速率。如:转基因绵羊与转基因鲤鱼。2、用于改善畜产品得品质：基因工程可用于改善畜产品得品质.如:有些人对牛奶中得乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状,科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,这样所获得得牛奶其成分不受影响,但乳糖得含量大大减低。3、 生产药物基因工程不但促进了传统技术得变革，也为人类提供了传统产业难以得到得许多昂贵药品，并已形成基因工程制药业得雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、-干扰素、乙肝疫苗、蛋白、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。此外，还有促红细胞生成素、白细胞介素2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。4、用转基因动物做器官移植得供体:目前，人体移植器官短缺就是一个世界性得难题,用其它动物得器官替代,又会出现免疫排斥现象,现在，科学家正试图利用基因工程方法对一些动物得器官进行改造,培育出没有免疫排斥反应得转基因克隆器官知识点三 基因治疗1、概念:基因治疗就是把正常基因导入病人体内，使该基因得表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病得目得,这就是治疗遗传病得最有效得手段。2、方法：体外基因治疗与体内基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选成功转移得细胞扩增培养,最后重新输入患者体内,这种方法叫做体外基因治疗体内基因治疗:直接向人体组织细胞中转移基因得治疗方法叫做体内基因治疗。说明:对于遗传病得治疗最根本得方法就是进行基因替换或修复。基因治疗得最佳时期理论上就是受精卵时期,这样可以使个体得每个细胞都含有正常基因,但在现实生活中就是不可能得，因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。其次就是对患者进行相关细胞得基因替换,如：对于遗传性糖尿病患者，只对胰腺得细胞进行基因替换,该个体就能正常分泌胰岛素,糖尿病得以治疗;但这种局部细胞得基因替换，并没有改变其它部位细胞得基因，如精原细胞,其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。教材拓展拓展点一 该节内容就是对第2节知识得综合运用,就是近几年及今后几年高考得主考点。在学习这部分知识时，要注意以下几点：、熟练、灵活掌握第2节得基础知识,形成系统得、完善得知识体系、目得基因来自其她生物,目得基因与受体细胞得基因构成基因重组,这就是基因工程得原理。 3、常考知识为基因操作得基本步骤 4、相关知识为DNA得结构与复制、基因控制蛋白质得合成及对性状得控制、基因突变、酶得性质与作用、其她生物工程等 5、解决得方法就是学好相关知识,达到灵活运用程度,进行知识迁移。拓展点二 基因治疗得过程(以镰刀形细胞贫血症得治疗为例)步骤过程获取正常得血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人得NA分子中切取血红蛋白基因形成重组载体用同一种限制性核酸内切酶在载体NA上切开一个切口,用DN连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体NA上，形成重组载体重组载体得转化与筛选将携带正常血红蛋白基因得重组载体导入患者得造血干细胞中,并将重组载体插入到染色体用选择培养基筛选出含重组质粒得造血干细胞。将含正常血红蛋白基因得造血干细胞回输给患者骨髓将携带正常血红蛋白基因得造血干细胞输入患者骨髓中,此造血干细胞产生含正常血红蛋白得红细胞,以根治镰刀形细胞贫血症拓展点三 利用微生物生产药物得优越性所谓利用微生物生产蛋白质类药物，就是指将人们需要得某种蛋白质得编码基因，构建成表达载体后导入微生物,然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物.与传统得制药相比有以下优越性：1、利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置与大面积厂房就可以生产出大量药品。2、可以解决传统制药中原料来源得不足。例如,胰岛素就是治疗糖尿病患者得药物,一名糖尿病患者每年需用得胰岛素需要从0头牛或50头猪得胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 00 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素,相当于从 0kg猪胰脏中提取得量.又如,生长素就是治疗侏儒症患者得药物,治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体得脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。、降低生产成本,减少生产人员与管理人员。第4节 蛋白质工程得崛起教材梳理:知识点一:蛋白质工程崛起得缘由基因工程生产得自然界已有得蛋白质已经不能满足人类生产与生活得需求.应该在基因工程得基础上按照人们意愿对基因进行操作,从而生产出人们所需要得蛋白质。知识点二:蛋白质工程得基本原理概念：以蛋白质分得结构规律及其生物功能得关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新得蛋白质,以满足人类生产与生活得需求.目得:根据人们对蛋白质功能得特定需求对蛋白质得结构进行分子设计最终通过基因来实现。原理：从预测蛋白质功能设计预期得蛋白质结构推测应有得氨基酸序列找到相对应得脱氧核糖核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质。（与基因工程得过程相反)知识点三:蛋白质工程得进展与前景在食品工业、日用品工业方面有着广泛得应用前景，目前来瞧成功得例子很少。拓展内容:一、蛋白质工程与基因工程得比较 二、蛋白质组计划与基因组计划得比较