基因工程及其应用说课稿讲稿思维导图知识点归纳总结

高中生物基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程，又称为重组 DNA 技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外 DNA 重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

二、基因工程的工具1、限制性核酸内切酶（限制酶）限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，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。

限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。

2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。

常用的 DNA 连接酶有 E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。

3、载体常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

载体需要具备的条件包括：能够在宿主细胞中稳定保存并自我复制；具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有标记基因，便于进行筛选。

三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因可以从自然界已有的物种中分离出来，也可以通过人工合成的方法获得。

常用的方法有从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因、通过化学方法人工合成等。

2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。

目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

一个基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。

3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞的方法因受体细胞的不同而有所不同。

例如，将目的基因导入植物细胞可以采用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞通常采用感受态细胞法。

4、目的基因的检测与鉴定目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，需要进行检测与鉴定。

基因工程的定义：按照预先设计好的蓝图，利用现代分子生物学技术，特别是酶学技术，对遗传物质DNA直接进行体外重组操作与改造，将一种生物（供体）的基因转移到另外一种生物（受体）中去，从而实现受体生物的定向改造与改良。

基因工程的基本过程：切、接、转、增、检基因工程理论依据：a) 生物的遗传物质是DNA。

b) DNA的双螺旋结构和半保留复制机理。

c) 遗传信息的传递方式（中心法则）和三联体密码子系统的建立遗传工程：指以改变生物有机体性状为目标，采用类似工程技术手段而进行的对遗传物质的操作，以改良品质或创造新品种。

包括细胞工程和基因工程等不同的技术层次。

克隆。

指由同个祖先经过无性繁殖方式得到的一群由遗传上同一的DNA分子、细胞或个体组成的特殊生命群体。

限制性核酸内切酶。

是一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶。

限制性内切酶由三个基因位点所控制：hsd R---限制性内切酶，hsd M---限制性甲基化酶，hsd S---控制两个系统的表达。

Hsd S －识别特定DNA序列，Hsd M－甲基化，Hsd R－限制性内切酶功能。

命名法：例如Haemophilus influenzue）d 株中分离的第三个酶：Hin d III同裂酶:不同来源的限制酶具有相同的识别位点和切割位点。

同尾酶：来源不同、识别序列不同，但产生相同粘性末端的酶粘性末端：DNA末端一条链突出的几个核苷酸能与另一个具有突出单链的DNA末端通过互补配对粘合，这样的DNA末端，称之。

酶活性单位。

在合适的温度和缓冲液中，在50μl反应体系中，1小时内完全切割1微克DNA所需的酶量为1个酶活性单位U。

星活性：指限制性内切酶在非标准条件下，对与识别序列相似的其它序列也进行切割反应，导致出现非特异性的DNA片段的现象。

引起星活性原因：若使用buffer不当, 会有star activity，而star activity是指限制酶对所作用的DNA及序列失去专一性, 当酶辨认切割位置的能力降低，导致相似的序列或是错误的辨认序列长度也会作用，而产生错误的结果。

是编码产生蛋白质或RNA 等具有特定功能产物的DNA 片段，是控制生物性状的基本遗孟德尔——遗传因子Yohannsen ——基因摩尔根——基因位于染色体上 遗传物质的基础是核酸（DNA ） 三联子密码转录与翻译控制生物形状是指对基因进行分离、分析、改造、重组、转移、检测和表达等操作的简称获得目的基因基因与克隆载体连接，形成重组子 基本步骤 重组子转化受体细胞，获得转化子转化子检测和筛选目的基因在受体中被表达，获得所需的遗传性状或产物 基因操作的剪刀：限制性内切酶 基因操作的针线：连接酶 基因操作的载体：质粒与病毒基因操作的车间：细菌(大肠杆菌）、真菌（酵母）和病毒基因具有相同的物质基础基因是可切割和可粘合的基因是可转移的 多肽与基因之间有对应关系 遗传密码通用基因可以复制遗传基因操作来定向改变或修饰生物体，并具有明确应用目的的活动。

1973年（基因工程元年）生物感应器遗传改良基因治疗DNA分子内部某种特殊的核苷酸序列，限制性内切酶第一个字母：取宿主属名首字母，大写斜体。

第二、三个字母：取宿主种名前两个字母，小写斜体第四个字母：为宿主的株号，正体第五个字母：发现顺序号，大写罗马字体，正体现象限制与修饰 1型种类 2型3型识别长度：4-8个碱基，最常见6个碱基限制酶识别序列识别序列结构:回文结构切割位置：在识别位置的内部或两侧平末端黏末端不同或相同末端的限制性内切酶。

即不同来源的限制性内切酶可切割相同的序列。

限制酶产生的末端同序同切酶（完全同裂酶）同序异切酶（非完全同裂酶）同尾酶：指来源各异，识别靶序列各不相同，但切割产生相同末端的限制性内切酶。

同尾酶切割DNA得到的产物可进行互补连接。

DNA末端长度对限制酶切的影响位点偏爱星星活性缓冲液酶切反应条件反应温度反应时间终止酶切方法：EDTA螯合镁离子，加热，苯酚抽提去除蛋白质或试剂盒纯化DNA影响限制酶活性因素：DNA样品浓度，甲基化程度，分子结构，缓冲液性质，酶切温度时间概念：催化3'羟基和5'磷酸基之间形成磷酸二酯键，使断开的DNA连接起来的酶。

第一章第二章第三章基因工程概述1.什么是基因工程，基因工程的基本流程？基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。

从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。

因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素。

1.分离目的基因2.限制酶切目的基因与载体3.目的基因和载体DNA在体外连接4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养5.选择、筛选含目的基因的克隆6.培养、观察目的基因的表达第四章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件？具有对受体细胞的可转移性或亲和性。

具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。

具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。

具有合适的筛选标记。

分子量小，拷贝数多。

具有安全性。

2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型？1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建（1）删除不必要的DNA 区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源DNA 片段的装载量。

一般来说，大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。

（2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的mob 基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证DNA 重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，提高质粒的拷贝数（3）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受体细胞。

（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的DNA序列，即多克隆接头（Polylinker），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。

（5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。

基因工程一、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，并通过体外DNA 重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

由于基因工程是在DNA 分子水平上进行设计和施工的额，因此又叫做DNA 重组技术。

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→表达实质（原理）基因重组克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传特性结果改造的方向二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”2、 DNA 连接酶 ----- “分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体----- “分子运输车”1 ．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（ 1 ）存在：主要存在于原核生物中。

（ 2 ）特性：特异性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。

（ 3 ）切割部位：磷酸二酯键（ 4 ）作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。

（ 5）识别序列的特点：（ 6 ）切割后末端的种类：DNA 分子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。

当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。

2．“分子缝合针” —— DNA 连接酶（ 1）作用：将限制酶切割下来的DNA 片段拼接成 DNA 分子。

（ 2）类型种类 E · coliDNA 连接酶T 4DNA 连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体只能将双链 DNA 片段互补缝合两种末端，但功能的黏性末端之间的磷酸二连接平末端之间的特性酯键连接起来效率较低相同点：都连接磷酸二酯键3．“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。