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高中生物基因工程知識詳解

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  基因工程這部分內(nèi)容在高中生物必修2及選修3教材中都有出現(xiàn),學生要理解相關(guān)知識,下面是學習啦小編給大家?guī)淼母咧猩锘蚬こ讨R,希望對你有幫助。

  高中生物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T4噬菌體,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:①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。

 ?、诰哂幸恢炼鄠€限制酶切點,供外源DNA片段插入。

 ?、劬哂袠擞浕?,供重組DNA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: 噬菌體的衍生物、動植物病毒

  高中生物基因工程的應用

  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。

  誤區(qū)提醒

 ?、賱游锘蚬こ讨饕菫榱烁纳菩螽a(chǎn)品的品質(zhì),而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。

  ②DNA分子作探針進行檢測時應檢測單鏈,即將待測雙鏈DNA分子打開。

 ?、跙t毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性,進入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。

  高中生物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)原理:DNA雙鏈復制

  (2)過程:第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈;第二步:冷卻到55~60℃,引物結(jié)合到互補DNA鏈;第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。

  第二步:基因表達載體的構(gòu)建

  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?農(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?顯微注射技術(shù)。此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分子雜交技術(shù)。

  2.其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,方法是采用 用標記的目的基因作探針與 mRNA雜交。

  3.最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì),用相應的 抗體進行抗原-抗體雜交。

  4.有時還需進行 個體生物學水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。
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