高二生物選修3知識點

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　 高二生物選修3知識點一:專題1 基因工程

　　基因工程：是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。

　　(一)基因工程的基本工具

　　1. “分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)

　　(1)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

　　(2)功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

　　(3)結(jié)果：

　　經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

　　2. “分子縫合針”——DNA連接酶

　　(1)兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較：

　?、傧嗤c：都縫合磷酸二酯鍵。

　?、趨^(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來;而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

　　(2)與DNA聚合酶作用的異同：

　　DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

　　3. “分子運輸車”——載體

　　(1)載體具備的條件：

　?、倌茉谑荏w細胞中復制并穩(wěn)定保存。

　　②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

　?、劬哂袠擞浕颍┲亟MDNA的鑒定和選擇。

　　(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

　　(3)其它載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。

　　(二)基因工程的基本操作程序

　　第一步：目的基因的獲取

　　1. 目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。

　　2. 原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學合成法。

　　3. PCR技術(shù)擴增目的基因

　　(1)PCR的含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。

　　(2)目的：獲取大量的目的基因

　　(3)原理：DNA雙鏈復制

　　(4)過程：

　　第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈;

　　第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合;

　　第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。

　　(5)特點：指數(shù)(2n)形式擴增

　　第二步：基因表達載體的構(gòu)建(核心)

　　1. 目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

　　2. 組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

　　(1)啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

　　(2)終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因的尾端。

　　(3)標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。

　　第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞

　　1. 轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。

　　2. 常用的轉(zhuǎn)化方法：

　　將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

　　將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射技術(shù)。方法的受體細胞多是受精卵。

　　將目的基因?qū)胛⑸锛毎涸松镒鳛槭荏w細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少 ，最常用的原核細胞是大腸桿菌 ，其轉(zhuǎn)化方法是：

　　先用Ca2+處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞 ，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。

　　3. 重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。

　　第四步：目的基因的檢測和表達

　　1. 首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術(shù)。

　　2. 其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。

　　3. 最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。

　　4. 有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。

　　(三)基因工程的應用

　　1. 植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。

　　2. 動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。

　　3. 基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。

　　4. 基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。

　　(四)蛋白質(zhì)工程的概念

　　蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))

　　蛋白質(zhì)工程的基本途徑：

　　從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)

　　設(shè)計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

　　推測應有的氨基酸序列

　　找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)

　　★蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別