高中生物选修知识点：基因工程.docx

（一）基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。原理是基因重组，操作水平是分子水平。优点：打破物种界限；定向地改造生物的遗传性状。（二）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）主要从原核生物中分离纯化出来。（2）功能：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（3）特点具有专一（特异）性。（4）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（EcoliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。区别：EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端；而T4-DNA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聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段的末端，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：能够稳定保存并复制；有一至多个限制酶酶切位点含有标记基因，便于筛选。对受体细胞无害。（2）最常用的载体是质粒，化学本质是小型环状DNA分子。（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒（三）基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以指具有调控作用的因子。2. 基因文库包括基因组文库和cDNA文库。二者的区别：3.人工合成目的基因的两个条件：基因比较小；核苷酸序列已知。4.PCR技术扩增目的基因（1）PCR是多聚酶链式反应的缩写，原理DNA双链复制。（2）过程：第一步变性：加热至9095，DNA解链，不需要解旋酶；第二步复性：冷却到5560，引物结合到互补DNA链。变性和复性利用了DNA的热变性原理；第三步延伸：加热至7075，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基因表达载体的组成：除了目的基因外，还必须有启动子、终止子、标记基因等。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。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抗性基因。第三步：将目的基因导入受体细胞常用的导入方法：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法。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。第四步：目的基因的检测和鉴定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，方法是分子杂交技术。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。（四）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：如乳腺生物反应器和膀胱生物反应器，方法是将目的基因导入哺乳动物的受精卵中，使其发育成转基因动物。3.基因治疗是把正常基因导入病人的体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。（五）蛋白质工程的概念：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程师在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。基本途径是：从预期的蛋白质功能出发设计预期的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酸序列。