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1、基因工程知识点总结完整资料选修3易考知识点背诵专题1 基因工程基因工程的概念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DN分子水平基本过程剪切 拼接导入 表达结果产生人类需要的基因产物特点打破种的界限，定向改造生物本质基因重组(一）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）来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DN分子的某种特定的核苷酸序列，并且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，因此具有特异性。（3）结果:经限制酶切割产生的DA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”N

2、A连接酶（1)两种DA连接酶(EcoliDN连接酶和DA连接酶)的比较：相同点:都缝合磷酸二酯键.区别:EcoiN连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA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DA聚合酶作用的异同：.。DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，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（）载体具备的条件:能在受体细胞中复制并稳定保存.具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入.具有标记基因，供重组DN的鉴定和选择.（2)最常用的载体是

3、。质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。()其它载体： 噬菌体、动植物病毒(二）基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的获取1。目的基因是指:是人们所需要转移或改造的基因2。获取目的基因的方法_ _3.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。4.P技术扩增目的基因（）原理:NA双链复制（2)过程：第一步：加热至095DA解链；第二步:冷却到5560，引物结合到互补A链；第三步：加热至7075，热稳定DA聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步:重组DNA分子1。目的:使目的基因在受

4、体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2组成:目的基因+启动子终止子+标记基因复制原点（1)启动子:是一段有特殊结构的N片段,位于基因的首端，是A聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mR,最终获得所需的蛋白质。（2)终止子：也是一段有特殊结构的DA片段,位于基因的尾端。（3）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基因。第三步：转化受体细胞1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。.常用的转化方法: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,

5、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技术。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 C2+ 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D分子，完成转化过程。3。重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达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

6、杂交技术。2。其次还要检测 目的基因是否转录出了RA,方法是采用用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。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.（三）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。3基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，

7、通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）转录 翻译蛋白质的改造大改：设计并制造自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能中改：在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心之一C技术是基因定点诱变的常用方法蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋

8、白质将目的基因从供体转移到受体细胞,并在受体细胞中表达结果合成自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质联系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活动（二)基因工程的基本工具(能级要求A）完成下列关于基因工程的基本工具概念图：活动(三)基因工程的操作程序（能级要求B)完成下列基因工程的操作程序填空：活动四：基因工程的应用(能级要求B）完成下列基因工程应用的相关内容:活动五:蛋白质工程(能级要求A）1.完成下列蛋白质工程流程图的填空：2。阐述蛋白质工程的优点及实施的困难：专题 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外重组和转基因技术,赋予生物

9、以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品.基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DA重组技术。操作水平:分子 原理：基因重组(一）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）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的.(2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且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，因此具有专一性。（3)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”D连接酶（1）两种DA连接酶（EcliA连接酶和T-DN连接酶）的比较:相同点:都缝合磷酸二酯键。区别

10、:EoDNA连接酶来源于4噬菌体，只能将双链DN片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而DN连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。()与DNA聚合酶作用的异同:。.。.。DA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DA连接酶是连接两个DN片段的末端，形成磷酸二酯键。3。“分子运输车”载体（）载体具备的条件:能在受体细胞中复制并稳定保存.具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因,供重组A的鉴定和选择。（)最常用的载体是.质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制能力的双链环状NA分子。(3)其它载体： 噬

11、菌体的衍生物、动植物病毒（二)基因工程的基本操作程序一基因的结构：基因是有遗传效应的DA片段(注：RNA病毒为RNA),分为编码区和非编码区。编码区:能转录出mRNA，原核生物中也就是能编码蛋白质的区段非编码区：不能转录出mRN，也不能编码蛋白质的区段（）原核细胞基因的结构非编码区中存在调控遗传信息表达的核苷酸序列:编码区上游的RNA聚合酶结合位点，即启动子，可控制RN聚合酶的结合。RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并结合调控序列中的结合位点,能催化DA转录为NA编码区下游有终止子，可控制RNA聚合酶的停止、脱落.（）真核细胞基因的结构第一步:目的基因的获取1目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因

12、 。2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。3.PR技术扩增目的基因(1）原理:DN双链复制（2)过程：第一步:加热至90DNA解链;第二步:冷却到60，引物结合到互补D链;第三步:加热至05,热稳定聚合酶从引物起始互补链的合成。（3） 前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物。(）条件：a。四种脱氧核苷酸.DNA的两条链为模板c热稳定DNA聚合酶（T酶）d.一对引物(一小段单链或RNA,一般230个碱基，能与NA母链的一段碱基序列互补配对）e.温度控制和缓冲液. 从基因文库中获取目的基因:基本概念的理解：将含有某种生

13、物不同基因的许多DN片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库.将某种生物体内的DA全部提取出来，选用适当的限制酶,将DN切成一定范围大小的DN片段，然后将这些片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的N片段。这个群体包含了这种生物的所有基因。这种基因文库叫基因组文库.有些基因文库比较小,只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如cDA文库(用某种生物发育的某个时期的RNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体叫做这种生物cDN文库.）怎样提取

14、：根据目的基因有关信息，例如，根据基因的核苷酸序列，基因的功能,基因在染色体的位置，基因的转录产物m以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。 5 . 人工合成:反转录法： 以目的基因转录成的信使为模板，反转录成互补的单链NA,然后在酶的作用下合成双链A，从而获得所需的基因.目的基因转录成的mRNA 单链N双链DN（目的基因)根据已知的氨基酸序列合成DNA法：蛋白质中氨基酸的序列mRN中的碱基序列DNA碱基序列目的基因目的基因第二步：基因表达载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2。组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因（

15、)启动子：是一段有特殊结构的DA片段,位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mNA，最终获得所需的蛋白质。（）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3)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基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_1转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。.常用的转化方法：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技术.此方法的受体细

16、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a+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。重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步:目的基因的检测和表达.首先要检测转基因生物的染色体D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,方法是采用用标记的目的基因作探针与mRNA杂交.3最后检测

17、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。(三）基因工程的应用。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.3基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能

18、生产自然界已存在的蛋白质）转录 翻译专题2 细胞工程(一）植物细胞工程 :细胞或细胞器水平的操作1理论基础（原理）：细胞全能性全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞体细胞；植物细胞动物细胞.植物组织培养技术（1)过程：离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织 试管苗 植物体（2）用途:微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产.A 植物繁殖微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因为植物分生区附近的病毒极少或没有）人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。优点：完全保持优良

19、品种的遗传特性,不受季节的限制；方便储藏和运输 作物新品种培育单倍体育种：a过程:植株（b）通过减数分裂得到花粉(AB、b、a、ab四种类型);对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养);得到单倍体植株;对其幼苗时期进行秋水仙素处理;得到了正常的纯合二倍体植株(AABB、AAbb、aaB、aa四种类型）。b 优点：明显缩短育种年限C 突变体利用：在组织培养中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体） 细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养,从而让它们能够产生大量的细胞产物。（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新

20、品种的最后一道工序.3.植物体细胞杂交技术（1)过程:注意：核融合标志原生质融合结束 再生壁形成标志着杂种细胞形成 杂种植株形成标志着植物体细胞杂交技术结束 目的 : 为了获得杂种植株原理：膜的流动性和细胞全能性（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG)作为诱导剂.（3)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍.（二）动物细胞工程1。 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和繁殖。原代培养定义:人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。传代培养定义：当

21、原代培养的细胞处于接触抑制后， 用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来,然后加入新的培养液,将细胞分离稀释,并从原培养瓶内转接到新的培养瓶内，这个过程称传代培养(分瓶培养的过程）细胞株：传代细胞一般能传到400代，遗传物质一般不会发生改变,叫细胞株细胞系：传代50代以后又出现细胞生长停滞状态,部分细胞遗传物质发生了改变，能连续传代，获得不死性,叫细胞系。细胞株和细胞系的区别:细胞系的遗传物质改变,具有癌细胞的特点,失去接触抑制，容易传代培养。（2)动物细胞培养的流程:取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴

22、满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(4)原理:细胞增殖()动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境:培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是35+0。;

23、pH：7。7。4.气体环境:空气5%CO。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的H。（5)动物细胞培养技术的应用:制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。2动物体细胞核移植技术和克隆动物（1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵（母)细胞的原因:卵（母）细胞比较大，容易操作;卵（母）细胞细胞质多，营养丰富。卵母细胞培养到减数第二次分裂中期（）体细胞核移植的大致过程是：(右图）核移植胚胎移植（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育;保护濒危物种,增大存活数量；生产珍贵的医用

24、蛋白；作为异种移植的供体;用于组织器官的移植等.(5)体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞融合（1)动物细胞融合也称细胞杂交,是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。(3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。(4)原理：膜的流动性（5）为了获得杂交细胞

25、(6)动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较:比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一4.单克隆抗体(1）抗体：一个淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程:（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（）单克隆抗体的优点:特异性强，灵敏度高,并能大量制备。（5）单克隆

26、抗体的作用:作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹，也有少量用于治疗其它疾病。专题三：胚胎工程1、精子的发生大体可以分为三个阶段：精原细胞有丝分裂 分裂,发生在睾丸曲细精管。精原细胞（部分精原细胞仍然保持为精原细胞）滋长,完成 DA复制和相关蛋白质合成,即进行染色体复制复制。初级精母细胞(开始减数分裂分裂） 由 中心体发育减I分裂次级精母细胞减分裂精(子)细胞这是精子形成 的第三个阶段：精子 精细胞 精子 由细胞质的其他部分发育、卵子形成:胚胎在性别分化以后，雌性

27、胎儿卵巢内的 卵原细胞，通过有丝分裂,不断增加数量，并经DNA 复制和相关蛋白质 合成，即复制,滋长,成为初级卵母细胞 细胞，这个细胞被卵泡 细胞包围，成为 卵泡。即雌性胎儿在出生时,已经准备好了所有的初级卵母细胞（卵泡） 。排卵：是指卵子从卵泡中排出，排出时是初级卵母细胞细胞(马、犬）或者是次级卵母细胞细胞（猪、羊）.卵子形成过程中的减数分裂:减数第一次分裂在 排卵前后完成，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管 ,减数第二次分裂在 输卵管过程中完成,标志是：在的间隙可以观察到 二个极体的时候。3、受精作用 准备阶段：精子准备：精子必需在雌性生殖道中运行一段时间，称精子获能。 在体外受精

28、操作时要人工进行。卵子准备:排卵时排出的是初级卵母细胞 细胞或是 次级卵母细胞细胞，还需要在 输卵管 内进一步成熟,到达 减数第二次分裂中期，才具有受精能力。受精阶段:顶体反应精子的 顶体 释放 顶体酶 ，融解 放射冠 和 透明带 。防止多精入卵的两道屏障：在精子触及 透明带的瞬间,发生透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障；精子入卵后,发生卵细胞膜反应这是防治多精入卵的第二道屏障.)二、哺乳动物胚胎发育过程(从受精卵到幼体)场所:输卵管、子宫过程: 受精卵 卵裂 桑葚胚 囊胚 原肠胚 胎儿形成场所： 输卵管 子宫 卵裂期:细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加,胚胎总体积不增加,每个细胞体积减小，有机物总量减少.桑椹胚:胚胎细胞达32个左右,每一个细胞都具有全能性。之前为全能细胞囊胚:外表是一层扁平细胞，称为滋养层，滋养层发育成胎膜和胎盘。囊胚中心的腔称为囊胚腔。此期细胞开始分化,腔内一侧的细胞群称为内细胞团，内细胞团将来发育成胎儿各组织.（细胞开始分化的时期)此时期孵化