基因工程知识网络

选修3专题1基因工程复习提纲高二一部生物 李真真2016/4/22基因工程的概念1.基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，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DNA重组技术。2、其操作水平在DNA分子水上进行设计和施工。3、操作环境是在生物体外。1.1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）来源多数来自原核生物作用切割双链DNA分子特点识别特定的核苷酸序列，并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，因此具有专一性。结果形成黏性末端或平末端2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。区别：EcoliDNA连接酶来源于大肠杆菌，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DNA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（1）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DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒1.2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： 编码蛋白质的结构基因 。2. 获取方法：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成（反转录法_和化学合成法_）。1）基因文库、基因组文库及部分基因文库基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA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基因，称为基因文库。基因文库种类：基因组文库（含有一种生物的全部基因）、部分基因文库（含有一种生物的部分基因如cDNA文库）。2)PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制原理（2）过程：第一步：加热至9095DNA解链；第二步：冷却到5560，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。（3）PCR技术与DNA复制的比较DNA复制PCR技术区别场所细胞内生物体外酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶耐热的DNA聚合酶(Taq酶)温度条件细胞内温和条件在较高温下进行解旋的方式解旋酶催化高温下变性解旋结果形成整个DNA分子短时间内形成大量的DNA片段联系模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板原料：均为四种脱氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP和dTTP)酶：均需要DNA聚合酶进行催化第二步、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（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA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mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）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。2.常用的转化方法： 植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法(主要)，基因枪法和花粉管通道法显微注射技术，病毒感染法Ca2处理细胞法受体细胞受精卵或体细胞受精卵微生物细胞转化过程构建重组质粒农杆菌导入植物细胞整合到植物细胞的DNA上表达构建重组质粒显微注射受精卵获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组质粒与感受态细胞混合重组质粒进入感受态细胞第四步：目的基因的检测和表达1.目的基因的检测与鉴定类型步骤检测内容方法结果分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出信使RNA分子杂交技术(DNA和RNA之间)第三步目的基因是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交方法个体水平检测包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相同等如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。2.基因工程图解：抗虫棉的培育过程1.3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。(1)特点：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。(3)方法：分为体外基因治疗法和体内基因治疗法。(4) 体外基因治疗法和体内基因治疗比较1.4 蛋白质工程1.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。2.转录 翻译3、蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程区别原理 中心法则的逆推 基因重组过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建表达载体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蛋白质(自然界原来没有的新的蛋白质)定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需