定基因工程复习-精

基因工程专题

又叫基因拼接技术或DNA重组技术。指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。一、什么是基因工程

获得人类所需的基因产物

结果

剪切、拼接、导入、表达基本过程

DNA分子水平操作水平基因操作对象

生物体外操作环境基因拼接技术、DNA重组技术等

别名二、DNA重组技术的基本工具1．DNA重组技术的“分子手术刀”(1)“分子手术刀”即

。(2)来源：主要从

中分离。(3)功能：识别

、切割

。(4)结果：产生

或

。限制性核酸内切酶原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端2．E·coliDNA连接酶与T4DNA连接酶(1)化学本质：

。(2)功能上的相同点：均可催化形成

。(3)功能不同点：

可“缝合”黏性末端和平末端，

则只能缝合“黏性末端”，不能缝合平末端。均为蛋白质磷酸二酯键T4DNA连接酶E·coliDNA连接酶3．基因工程常用的载体（1）基因工程常用载体是

，其化学本质是

。此外还有噬菌体、动植物病毒。质粒一种双链环状DNA分子(2)作为运载体的条件A、能在宿主细胞内稳定存在并大量复制B、有多个限制酶切割位点C、具有特殊的标记基因1．获取目的基因的手段①从

中获取；（基因组文库和部分基因文库）②利用PCR技术扩增目的基因；③人工合成。基因文库1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定三、基因工程的基本操作程序PCR技术（体外扩增DNA片段）原理：前提：原料过程：变性——退火——延伸DNA复制一段已知目的基因的核苷酸序列模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；TaqDNA聚合酶等2．基因工程的核心(1)

是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。目的(2)基因表达载体的组成：除目的基因外，还必须有

、

和

等。①启动子：是一段有特殊结构的

，位于

，是

的部位。终止子：位于基因末端，终止转录。②标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有

。基因表达载体的构建DNA片段启动子终止子标记基因基因首端RNA聚合酶识别和结合目的基因使目的基因在受体细胞内复制和表达3．将目的基因导入受体细胞（转化）(1)植物最常用：

法，其次为

法、

法。(2)动物：最常用

法，其受体细胞通常为

。(3)细菌：

法，需用

处理细胞。农杆菌转化基因枪花粉管通道显微注射受精卵感受态细胞Ca2＋农杆菌转化法原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。4．目的基因的检测和鉴定(1)首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。（DNA分子杂交）(2)其次还要检测

。（分子杂交）

(3)最后检测

。（抗原-抗体杂交）(4)有时还需进行

水平的鉴定。（抗虫或抗病的接种实验）目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译出了蛋白质个体四、基因工程的应用技术名称应用动物基因工程提高动物

来提高产品产量；改善畜产品品质；用转基因动物生产

；（生物反应器）用转基因动物作器官移植的

。

植物基因工程培育

植物、

和

植物；利用转基因改良植物的品质。基因治疗把

导入病人体内，使其

发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，分为体内基因治疗和

基因治疗生长速度药物供体抗虫转基因抗逆转基因正常基因表达产物体外抗病转基因植物五、蛋白质工程概念：是指以蛋白质分子的结构规律及其与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。蛋白质工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽链蛋白质三维结构预期功能生物功能mRNA转录翻译折叠DNA合成分子设计对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过

来完成。改造基因1．正确界定几种关键酶种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶

作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子

作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键

作用特点切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并在特定位点进行切割将双链DNA分子片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA分子两条链之

间的氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子2、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原理中心法则的逆推人工DNA(基因)重组区别过程预期的蛋白质功能→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(基因)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、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蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；蛋白质工程离不开基因工程，而基因工程中所利用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改造，以提高其功能，因此两者是相互促进的(1)马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，培养基中添加______和______（激素），诱导离体细胞经过________和________完成组织培养过程，从而形成脱毒苗。此过程说明植物细胞具有________。为了监控脱毒苗的质量。可采用______的方法检测病毒的蛋白质。(2)为获得抗病毒的马铃薯植株，往往采用转基因技术，将病毒复制酶基因转移到马铃薯体内。其过程大致如下图所示。1、马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，培育脱毒和抗毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答。①上述过程中，用到的工具酶有_____和_____，目的基因为_____，上述表达载体除含有目的基因外，还含有_____、_____、_____。将目的基因导入马铃薯细胞使用了________法。该方法先将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的________上，然后通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞并插入到植物细胞的________上。导入农杆菌时，还要用________处理土壤农杆菌，使之转变为感受态，然后将它们在缓冲液中混合培养以完成转化过程。②目的基因在马铃薯体内能否成功转录，可采用的检测方法是_____。该转基因马铃薯产生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因。2．下图为利用生物技术获得生物新品种的过程。据图回答：(1)在基因工程中A→B为

技术。利用的原理是

，其中a为

的过程，b过程使用的酶是

。(2)B→C为转基因绵羊的培育过程，c过程用到的生物技术主要有动物细胞培养和

技术。在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是________________________。维持培养液的pH耐热的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）DNA分子复制PCR变性(解旋)胚胎移植(3)B→D为抗虫棉的培育过程，其中d过程常用的方法是