八、基因工程簡介

(1)基因工程的概念

標(biāo)準(zhǔn)概念：在生物體外,通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”,對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖,使重組細(xì)胞在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物.

通俗概念：按照人們的意愿,把一種生物的個(gè)別基因復(fù)制出來,加以修飾改造,然后放到另一種生物的細(xì)胞里,定向地改造生物的遺傳性狀.

(2)基因操作的工具

A.基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶(簡稱限制酶).

①分布：主要在微生物中.

②作用特點(diǎn)：特異性,即識(shí)別特定核苷酸序列,切割特定切點(diǎn).

③結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端(堿基互補(bǔ)配對).

B.基因的針線——DNA連接酶.

①連接的部位：磷酸二酯鍵,不是氫鍵.

②結(jié)果：兩個(gè)相同的黏性未端的連接.

C.基困的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞.

②具備的條件：a、能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存.b、 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn).

c、有某些標(biāo)記基因.

③種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒.

④質(zhì)粒的特點(diǎn)：質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體.

(3)基因操作的基本步驟

A.提取目的基因

目的基因概念：人們所需要的特定基因,如人的胰島素基因、抗蟲基因、抗病基因、干擾素基因等.

提取途徑：

B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

用同一種限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒DNA(運(yùn)載體),使其產(chǎn)生相同的黏性末端,將切割下的目的基因與切割后的質(zhì)?；旌?并加入適量的DNA連接酶,使之形成重組DNA分子(重組質(zhì)粒)

C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌、動(dòng)植物細(xì)胞

D.目的基因檢測與表達(dá)

檢測方法如：質(zhì)粒中有抗菌素抗性基因的大腸桿菌細(xì)胞放入到相應(yīng)的抗菌素中,如果正常生長,說明細(xì)胞中含有重組質(zhì)粒.

表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定性狀,說明目的基因完成了表達(dá)過程.如：抗蟲棉基因?qū)朊藜?xì)胞后,棉鈴蟲食用棉的葉片時(shí)被殺死;胰島素基因?qū)氪竽c桿菌后能合成出胰島素等.

(4)基因工程的成果和發(fā)展前景 A.基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生B.基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

C.基因工程與環(huán)境保護(hù)

記憶點(diǎn)：

1. 作為運(yùn)載體必須具備的特點(diǎn)是：能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存;具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接;具有某些標(biāo)記基因,便于進(jìn)行篩選.質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體,它存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中,是能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.

2.基因工程的一般步驟包括：①提取目的基因 ②目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 ③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 ④目的基因的檢測和表達(dá).

3.重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后,受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀,才能說明目的基因完成了表達(dá)過程.

4.區(qū)別和理解常用的運(yùn)載體和常用的受體細(xì)胞,目前常用的運(yùn)載體有：質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒等,目前常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等.

5.基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標(biāo)本的遺傳信息,達(dá)到檢測疾病的目的.

6.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中,達(dá)到治療疾病的目的.

九 、生物的進(jìn)化

(1)自然選擇學(xué)說內(nèi)容是：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存.

(2)物種：指分布在一定的自然區(qū)域,具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能,而且在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖,并能產(chǎn)生出可育后代的一群個(gè)體.

種群：是指生活在同一地點(diǎn)的同種生物的一群個(gè)體.

種群的基因庫：一個(gè)種群的全部個(gè)體所含有的全部基因.

(3)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基本觀點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化的基本單位,生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變.突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個(gè)基本環(huán)節(jié),通過它們的綜合作用,種群產(chǎn)生分化,最終導(dǎo)致新物種的形成.

(4)突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料,自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進(jìn)化的方向,隔離是新物種形成的必要條件(生殖隔離的形成標(biāo)志著新物種的形成).

現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基礎(chǔ)：自然選擇學(xué)說.

記憶點(diǎn)：

1.生物進(jìn)化的過程實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程.

2.以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,其基本觀點(diǎn)是：種群是生物進(jìn)化的基本單位,生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變.突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個(gè)基本環(huán)節(jié),通過它們的綜合作用,種群產(chǎn)生分化,最終導(dǎo)致新物種的形成.

3. 隔離就是指同一物種不同種群間的個(gè)體,在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象.包括地理隔離和生殖隔離.其作用就是阻斷種群間的基因交流,使種群的基因頻率在自然選擇中向不同方向發(fā)展,是物種形成的必要條件和重要環(huán)節(jié).

4.物種形成與生物進(jìn)化的區(qū)別：生物進(jìn)化是指同種生物的發(fā)展變化,時(shí)間可長可短,性狀變化程度不一,任何基因頻率的改變,不論其變化大小如何,都屬進(jìn)化的范圍,物種的形成必須是當(dāng)基因頻率的改變在突破種的界限形成生殖隔離時(shí),方可成立.

5.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都有含有該物種的全套遺傳物質(zhì),都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因.

6.在生物體內(nèi),細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化為不同的組織器官,這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果.