专题1基因工程.docx

专题1基因工程.docx

《专题1基因工程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题1基因工程.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

专题1基因工程

专题1　基因工程

考点一　基因工程的理论基础和基本工具

【基础知识整合】

1．基因拼接的理论基础

（1）是生物的主要遗传物质。

（2）DNA的基本组成单位都是。

（3）双链DNA分子的空间结构都是规则的结构。

2．外源基因在受体内表达的理论基础

（1）是控制生物性状的独立遗传单位。

（2）遗传信息的传递都遵循阐述的信息流动方向。

（3）生物界共用一套。

3．基因工程的基本工具

（1）限制性核酸内切酶：

切割DNA的工具是，又称。

这类酶主要是从中分离纯化出来的，能识别分子中，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开，使其形成或。

（2）DNA连接酶：

常用的DNA连接酶有

（3）载体：

携带目的基因进入受体细胞

条件：

能在宿主细胞中保存下来并大量，有一个至多个切割位点，有特殊的遗传，便于筛选。

种类：

（常用）、λ噬菌体的衍生物、。

质粒是能够自主复制的很小的双链环状分子。

作用：

（1）作为运载工具，将转移到受体细胞内；

（2）利用它在受体细胞内对目的基因进行大量。

【知识拓展】

1．基因工程

基因工程的别名

基因拼接技术或DNA重组技术

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

人类需要的基因产物

2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较

DNA连接酶

DNA聚合酶

作用

实质

都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键

是否

需模板

不需要

需要

连接

DNA链

双链

单链

作用过程

在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键

将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羟基上，形成磷酸二酯键

作用结果

将存在的DNA片段连接成重组DNA分子

合成新的DNA分子

考点二　基因工程基本操作程序

【基础知识整合】

基因工程的基本操作程序

第一步：

1．目的基因主要是指，也可以是一些具有调控作用的因子。

目的基因的获取途径常见的有：

、、。

2．基因文库：

将含有某种生物不同基因的许多，导入的群体中储存，各个分别含有这种生物的，称为基因文库。

常见的基因文库有和。

3．PCR技术扩增目的基因

PCR是的缩写，是一项在

复制特定DNA片段的核酸合成技术，可以在短时间内。

其原理是，其过程是：

①加热至90～95℃，；

②冷却到55～60℃，；

③加热至70～75℃，

。

第二步：

1．目的：

使目的基因在受体细胞中，并且可以，同时使目的基因能够。

2．基因表达载体的组成：

＋＋＋。

（1）启动子：

是一段有特殊结构的，位于基因的首端，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的蛋白质。

（2）终止子：

是一段有特殊结构的，位于基因的。

（3）标记基因的作用：

是为了鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。

常用的标记基因是。

第三步：

1．转化的概念：

是目的基因进入，并且在受体细胞内的过程。

2．常用的转化方法：

（1）将目的基因导入植物细胞：

①采用最多的方法是，农杆菌特点：

易感染植物和裸子植物，对大多数植物没有感染力；农杆菌中的Ti质粒上的T—DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的上。

②其次还有，是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。

③是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。

（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）

（2）将目的基因导入动物细胞：

①最常用的方法是。

此方法的受体细胞多是。

②操作程序：

目的基因表达载体→取卵（受精卵）→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到性动物的内发育→新性状动物。

（3）将目的基因导入微生物细胞：

感受态细胞法

①原核生物特点：

、、

等，因此早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。

②大肠杆菌最常用的转化方法是：

处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→细胞吸收DNA分子。

3．重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是。

第四步：

1．首先要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，方法是。

2．其次还要检测，方法是。

3．最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的抗体进行。

4．有时还需进行的鉴定。

如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

【知识拓展】

1．基因文库的比较

文库类型

cDNA文库

基因组文库

文库大小

小

大

基因中启动子（具有启动作用的DNA片段）

无

有

基因中内含子（位于编码蛋白质序列的非编码DNA片段）

无

有

基因多少

某种生物的部分基因

某种生物的全部基因

物种间的基因交流

可以

部分基因可以

2.将目的基因导入受体细胞的比较

生物种类

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

常用方法

农杆菌转化法

显微注射技术

Ca2＋处理法

受体细胞

体细胞

受精卵

原核细胞

转化过程

将目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达

将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物

Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

3．目的基因的检测与鉴定

类型

步骤

检测内容

方法

结果

显示

分子检测

导入

检测

目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上

DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）

是否成功显示出杂交带

表达

检测

目的基因是否转录出mRNA

核酸分子杂交技术（DNA和mRNA之间）

同上

目的基因是否翻译出蛋白质

蛋白质分子杂交（抗原与抗体之间）

同上

个体生物学水平的鉴定

①确定是否具有抗性及抗性程度②基因工程产品与天然产品的活性是否相同

①抗虫或抗病的接种实验

②基因工程产品与天然产品活性的比较

是否赋予了预期抗性或蛋白质活性

4.几种不同水平的杂交

杂交（有性杂交）：

在有性生殖过程中不同基因型个体之间的交配，实质是基因的自由组合。

细胞杂交：

分为植物体细胞杂交和动物细胞融合，其本质都是不同遗传信息的两个或多个细胞的融合。

DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素或荧光分子标记的DNA作探针进行检测。

DNA—RNA杂交：

转录检测，用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，能获得DNA—RNA的杂交带。

抗原—抗体杂交：

抗原—抗体特异性反应法，首先要获取由目的基因表达产物（蛋白质）免疫动物后的抗体，再从转基因生物中提取蛋白质，与抗体混合后，检测是否有抗原—抗体杂交带的出现。

考点三　基因工程的应用

【基础知识整合】

1．基因工程的成果归纳总结

　　类型

项目　　　

外源基因类型及举例

成果举例

植物基因工程的成果

抗虫转基因植物

用于杀虫的基因主要是：

、

、

、

。

抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米

抗病转基因植物

抗病毒基因常用的是

和

；

抗真菌基因有：

和

。

抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒

　　类型

项目　　　

外源基因类型及举例

成果举例

植物基因工程的成果

抗逆转基因植物

常用的抗逆基因有：

、

和

。

抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米

改良品质的转基因植物

优良性状基因如：

能提高必需氨基酸含量的编码基因

、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因

高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛

　　　类型

项目　　　

外源基因类型及举例

成果举例

动物基因工程的成果

提高生长速度的转基因动物

可用基因

转基因绵羊、转基因鲤鱼

改善畜产品品质的转基因动物

可用肠乳糖酶基因

乳汁中含乳糖较少的转基因牛

生产药物的转基因动物

药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子

转基因动物具有乳腺生物反应器

作器官移植供体的转基因动物

外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因

无免疫排斥的转基因猪

基因治疗

腺苷酸脱氨酶基因

治疗复合型免疫缺陷症

治疗囊性纤维化病基因

治疗遗传性囊性纤维化病

2．基因治疗

（1）概念：

是把导入病人体内，使该

发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗人类遗传病最有效的手段。

（2）成果：

将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。

（3）方法：

a、：

先从病人体内获得，如T淋巴细胞，进行培养。

然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。

b、体内基因治疗：

直接向人体组织细胞中

的治疗方法。

如1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体，成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。

【知识拓展】

1．转基因食品：

转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸，然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内，从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。

上世纪80年代末，科学家们开始把10多年分子研究的成果运用到转基因食品上，1995年成功地生产出抗杂草黄豆，并在市场上出售。

又经过7年的努力，现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草的转基因玉米、黄豆、油菜、土豆、西葫芦等。

目前，转基因食品的主要产地是美国、加拿大、欧盟、南非、阿根廷等。

2．转基因食品安全评价：

随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展，转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一。

考点四　蛋白质工程

【基础知识整合】

1．概念：

是指以蛋白质分子的及其与

的关系作为基础，通过或

，对进行改造，或制造一种，以满足人类的生产和生活的需求。

2．过程：

预期蛋白质功能→设计预期的

→推测应有的→找到对应的。

【知识拓展】

蛋白质工程与基因工程的比较

　　　项目

区别与联系　　　

蛋白质工程

基因工程

区别

过程

预期蛋白质功能→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

获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质

定向改造或生产人类所需的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品

结果

可生产自然界没有的蛋白质

只能生产自然界已有的蛋白质

联系

（1）蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程

（2）基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造