基因工程知识点归纳
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基因工程总结一.概念(1)原理:。
(2)优点:与杂交育种相比,;与诱变育种相比,。
(3)基因工程成功的原因:①成功拼接的原因:②成功表达的原因:二.基本工具1、两种酶:(1):作用特点:。
(2):E ·coli DNA 连接酶与T 4 DNA 连接酶的区别:2、一种运载体(1)条件:①;②;③具有特殊的标记基因(作用:)(2)种类:最常用;其他动植物病毒、三、操作程序(1):方法:①:不知道脱氧核苷酸序列②:已知目的基因两端一小段序列,便于③利用化学方法人工合成:知道全部序列,且基因比较小。
这种方法不需要模板。
(2)——基因工程的核心基因表达载体的组成:(3)生物种类常用方法受体细胞将目的基因插入到Ti 植物动物受精卵将含有目的基因的表+微生物原核细胞Ca 2处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA 分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA 分子质粒的T-DNA 上→农达载体提纯→取卵转化过程杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞染(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得色体的DNA 上→表达具有新性状的动物(4)①目的基因是否插入到转基因生物的染色体DNA 上:②是否转录:③是否翻译:④个体水平鉴定:抗虫、抗病接种实验易错点说明:1、切割目的基因和运载体的要求:用限制酶。
目的是:。
同种的含义是:同一种或相同两种,即单酶切或双酶切。
选择双酶切的原因是。
2、工具≠工具酶;运载体≠质粒。
3、启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。
启动子:。
终止子:一段有特殊结构的DNA短片段,位于基因的尾端,作用是使转录过程停止。
4、基因探针的要求:①单链②有③5、农杆菌转化法中的“2”次导入:第一次:将含有目的基因的T—DNA的质粒导入农杆菌;第二次(非人工操作):将含有目的基因的T—DNA导入受体细胞并整合到植物细胞的染色体DNA上。
6、转化:。
高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三(基因工程)知识点总结如下:
1. 基因工程的基本步骤:
- 分离基因:从目标DNA序列中分离特定的基因。
- 转录:将分离得到的基因转录成RNA。
- 修饰:对转录后的基因进行修饰,使其更具表达效果。
- 克隆:用适当的载体将修饰过的基因导入目标细胞中。
- 表达:使目标细胞中导入的基因表达。
2. 基因工程的主要方法:
- 重组DNA技术:包括文库制备、扩增和筛选。
- 外源DNA片段导入技术:包括限制性内切酶消化、连接、转化、融合等。
- 自组织培养技术:包括离心、培养基选择、细胞培养等。
- 基因编辑技术:包括CRISPR/Cas9、CRISPR-Cas13a等。
3. 基因工程的应用:
- 细胞治疗:通过基因工程手段治疗一些遗传性疾病。
- 农业育种:通过基因工程技术改良作物品质和产量。
- 生物恐怖袭击防御:通过基因工程技术检测和防御生物恐怖袭击。
- 环境污染治理:通过基因工程技术处理污染物。
4. 基因工程的限制:
- 伦理和道德问题:基因工程技术可能会带来未知的伦理和道德
问题。
- 技术成本:基因工程技术相对其他技术更为复杂,成本较高。
- 技术安全:基因工程技术的安全性需要持续进行研究和维护。
5. 基因工程的安全性问题:
- 基因突变:基因工程过程中可能会引发基因突变,导致不良后果。
- 质量控制:基因工程技术的产品需要进行质量控制,以确保其质量和稳定性。
高考生物《基因工程知识点》总汇1、基因工程的先导是?艾弗里等人的工作证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2、不同生物的基因为什么可以连接在一起?因为所有生物的DNA基本结构是相同的3、真核生物的基因为什么可以在原核生物体内表达?(或者原核生物的基因为什么可以在真核生物体内表达?)所有生物共用一套密码子4、基因工程育种的原理是什么?具有什么优点?原理:基因重组优点:打破了生殖隔离,定向改造生物的性状5、与DNA有关的酶的比较6、特定的核苷酸序列,并在特定的位点上进行切割7、限制酶不切割自身DNA的原因是什么?原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
8、DNA连接酶可以连接什么样的末端?①同一种限制酶切割形成的相同的黏性末端②两种不同限制酶切割后形成的相同黏性末端③任意的两个平末端9、如何防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”?可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体,使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。
10、载体需具备的条件及其作用11、基因工程的基本操作步骤是哪四步?目的基因的获取;基因表达载体的构建;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与鉴定12、目的基因的获取方法有哪些?三种方法都需要模板吗?①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③通过化学方法人工合成前两种需要模板,从基因文库中寻找目的基因时需要用DNA探针利用DNA分子杂交的方法找到目的基因;化学方法人工合成不需要模板,只要知道核苷酸序列就行,这是一个纯粹的化学反应13、CDNA文库和基因组文库的区别?cDNA是指以mRNA为模板,在逆转录酶的作用下形成的互补DNA。
以细胞的全部mRNA 逆转录合成的cDNA组成的重组克隆群体成为cDNA文库。
cDNA文库只包含表达的基因,并且逆转录得来的基因缺乏内含子和启动子、终止子等调控序列基因组文库指的是将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段,并与合适的载体重组后导入宿主细胞,进行克隆得到的所有重组体内的基因组DNA片段的集合,它包含了该生物的所有基因。
第一章基因克隆基因工程的基本技术有哪些?答:对核算分子的分离、纯化、回收、分析和检测、切割、连接和修饰,以及序列测定、诱变、扩增和转移等基因操作技术。
构建基因文库一般使用什么作为载体?答:一般使用大肠杆菌作为载体克隆与亚克隆?答:克隆在一等程度上等同于基因的分离。
亚克隆是将目的基因所对应的小段的DNA片段找出来。
PCR对基因克隆有什么作用?答:现在基因克隆可以不用通过构建基因文库来实现,可以通过理性设计和PCR扩增获得大多数所需要的基因。
但是尽管如此,在不知道基因序列的情况下,如相互作用的基因,表达调控因子,新基因等,还需要构建基因文库来进行基因克隆。
第二章分子克隆工具酶限制与修饰系统?答:限制系统可以排除外来DNA。
限制的作用实际就是降解外源DNA,维护宿主稳定的保护机制。
甲基化是常见的修饰作用,宿主通过甲基化来达到识别自身遗传物质和外来遗传物质的作用。
并且能够保证自身的DNA不被降解。
使用最广泛的限制酶?答:EcoR I是应用最广泛的限制性内切酶限制性内切酶的命名?答:宿主属名第一字母、种名头两个字母、菌株号+序列号。
如:HindIII限制与修饰系统分类?答:至少可分为3类。
II类所占比例最大,其酶分子为内切酶与甲基化分子不在一起,识别位点为4-6bp的回文序列,切割位点为识别位点中或者靠近识别位点。
其限制反应与甲基化反应是分开的反应。
不需要ATP的参与。
限制酶识别的序列长度?结构?答:一般为4-6个bp,即每256和每4096个碱基中存在一个识别位点。
回文序列,不对称序列,多种不同序列,间断对称序列限制酶产生的末端?答:1、黏末端2、平末端3、非对称突出末端什么是同裂酶?分类?答:识别相同序列的限制酶称为同裂酶。
但他们的切割位点有可能不同。
分为:1、同位同切酶2、同位异切酶3、同工多位酶4、其他限制性内切酶的作用是什么?它的反酶是什么?答:什么是同尾酶?答:许多不同的限制酶切割DNA产生的末端是相通的,切实对称的,即他们可产生相同的黏性突出末端。
基因工程绪论1、克隆(clone):作名词:含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。
作动词:基因的分离和重组的过程。
2、基因工程(gene engineering):体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中,构成遗传物质的新组合,并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内,且能稳定的遗传。
供体、受体和载体是基因工程的三大要素。
3、基因工程诞生的基础三大理论基础:40年代发现了生物的遗传物质是DNA;50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理;60年代确定遗传信息的遗传方式。
以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。
三大技术基础:限制性内切酶的发现;DNA连接酶的发现;载体的发现3、基因工程的技术路线:切:DNA片段的获得;接:DNA片段与载体的连接;转:外源DNA片段进出受体细胞;选:选择基因;表达:目的基因的表达;基因工程的工具酶1、限制性内切酶(restriction enzymes):主要是从原核生物中分离纯化出来的,是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列,并由此切割DNA双链的核酸内切酶。
2、限制酶的命名:属名(斜体)+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶:来源不同,其识别位点与切割位点均相同的限制酶。
5、同尾酶:来源不同,识别的靶序列不同,但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。
6、限制性内切酶的活性:在适当反应条件下,1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物,所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。
7、星号活性:改变反应条件,导致限制酶的专一性和酶活力的改变。
8、DNA连接酶的特点:具有双链特异性,不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA,连接反应是吸能反应,最适反应温度是4至15度,最常用的是T4连接酶。
9、S1核酸酶:特异性降解单链DNA或RNA。
10、RNAH降解与DNA杂交的RNA,用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。
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。
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(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。
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。
②具有一个至多个限制酶切点,供外源DNA 片段插入。
③具有标记基因,供重组DNA 的鉴定和选择。
种类 E ·coli DNA 连接酶T 4DNA 连接酶 来源 大肠杆菌T 4噬菌体功能特性只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来缝合两种末端,但连接平末端之间的效率较低(2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
第3章基因工程1、什么是基因工程: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、基因工程的诞生(三个理论和三个技术):基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科基础上发展起来的,正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程,具体有三大理论发现和三个技术突破。
1)理论基础:DNA是遗传物质;DNA分子的双螺旋结构和半保留复制;遗传密码的通用性和遗传信息传递的方式;2)技术基础:限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割;DNA连接酶的发现与DNA片段的连接;基因工程载体的构建与应用●理论上的三大发现⑴、发现了遗传物质——DNA1944年,艾弗里(O.T.Avery)的肺炎双球菌转化实验⑵、揭示了遗传物质的分子机制:DNA分子的双螺旋结构和半保留复制1953年,沃森(J.D.Watson)和克里克(F.Crick)的DNA双螺旋结构模型、半保留复制图,获1958年诺贝尔奖。
⑶、确立了遗传信息的传递方式:以密码形式传递1963年,美国尼伦伯格(M.W.Nirenberg)和马太(H.Matthaei)确立了遗传信息以密码形式传递,破译了编码氨基酸的遗传密码(3个核苷酸=1个密码子=1个aa)。
●技术上的三大突破⑴、世界上第一个重组DNA实验:实现不同来源DNA的体外重组1972年斯坦福大学化学家伯格(P.Berg)借助内切酶和连接酶将猴病毒SV40的DNA 和大肠杆菌λ噬菌体的DNA在试管中连接在了一起,第一次成功地实现了DNA的体外重组。
⑵、第一个基因克隆实验:重组DNA表达实验,是世界上第一个基因工程实验1973年美国斯坦福大学医学院遗传学家科恩(S.Cohen)将体外构建的含有四环素和卡那霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌,获得了具有双抗性的大肠杆菌转化子,成功完成了第一个基因克隆实验。
基因工程知识点总结基因工程是一门现代生物学领域的重要学科,它通过改造生物体的遗传物质,实现对生物体基因的精确操控和改良。
下面将对基因工程的相关知识点进行总结,以帮助读者更好地了解该领域的基本概念和技术应用。
一、基因工程的基本概念和原理基因工程是指通过人为手段修改生物体的基因组,以改变其性状和功能的技术。
其实现的基本原理包括基因定位、基因克隆和基因传递。
1. 基因定位:基因定位是指确定感兴趣的基因在基因组中的位置。
常用的方法有FISH(荧光原位杂交)和PCR(聚合酶链反应)等。
2. 基因克隆:基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制到另一个生物体中,使其在目标生物体中表达。
常用的方法有限制酶切、连接酶切和DNA合成等。
3. 基因传递:基因传递是指将经过克隆的基因导入到目标生物体中,并使其在目标生物体中稳定遗传。
常用的方法有基因枪、电穿孔和冷冻贮存等。
二、基因工程的应用领域基因工程技术在农业、医学和工业等领域有着广泛的应用,下面将分别介绍其主要应用领域。
1. 农业应用:基因工程技术在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和遗传改良。
通过导入特定基因,转基因作物可以获得抗病虫害、耐逆性或提高产量等特点,从而增加农作物的产量和质量。
2. 医学应用:基因工程技术在医学领域的应用主要包括基因诊断、基因治疗和生物药物的生产。
通过基因诊断,可以准确检测遗传病的基因突变,为疾病的早期预测和治疗提供依据。
基因治疗则通过修复或替代患者体内的异常基因,治疗遗传性疾病。
此外,基因工程技术还被用于生产重组蛋白和抗体等生物药物。
3. 工业应用:基因工程技术在工业领域的应用主要包括酶的生产和环境修复。
通过基因工程技术,可以大量生产具有特定功能的酶,用于工业生产和制药领域。
此外,基因工程技术还可以改造微生物,使其能够降解有机物污染物,用于环境修复和生物能源开发。
三、基因工程的伦理和安全问题尽管基因工程技术具有重要的应用前景,但也带来了一些伦理和安全问题。
基因工程知识点总结基因工程,这个在现代生物学中熠熠生辉的领域,正以惊人的速度改变着我们的生活和对生命的认知。
它就像是一把神奇的钥匙,开启了无数未知的大门,为解决人类面临的诸多问题带来了前所未有的希望和可能。
一、基因工程的定义与基本原理基因工程,简单来说,就是按照人们的意愿,将一种生物的基因在体外进行切割、拼接和重组,然后导入另一种生物的细胞内,使之稳定遗传并表达出相应产物的技术。
其基本原理基于三个重要的步骤:首先是获取目的基因,这就像是在茫茫基因海洋中找到我们想要的那一颗珍珠;其次是构建基因表达载体,相当于给这颗珍珠打造一个合适的盒子,使其能够安全、有效地传递;最后是将重组 DNA 分子导入受体细胞,并使其在受体细胞中稳定存在和表达。
二、获取目的基因的方法1、从基因文库中获取基因文库就像是一个巨大的基因仓库,里面存储着各种各样的基因。
我们可以根据已知的信息,从这个文库中筛选出我们需要的目的基因。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术就像是一个基因的复印机,能够以极少量的基因片段为模板,快速大量地复制出我们想要的基因。
3、人工合成法如果已知目的基因的核苷酸序列,或者其氨基酸序列,我们可以通过化学方法直接人工合成目的基因。
三、基因表达载体的构建基因表达载体是基因工程的核心部分,它就像是一辆专门运输基因的列车,需要具备多个关键组件。
1、启动子启动子是基因表达的“开关”,它能够控制基因在何时何地开始表达。
2、终止子终止子则是基因表达的“刹车”,告诉基因在何处停止表达。
3、标记基因标记基因就像是一个个小标签,帮助我们筛选出成功导入目的基因的受体细胞。
4、目的基因这是我们最终想要表达的基因片段。
四、将目的基因导入受体细胞1、导入植物细胞(1)农杆菌转化法农杆菌就像是一个天然的基因运输工具,能够将其携带的基因转移到植物细胞中。
(2)基因枪法通过高速的微粒将目的基因直接打入植物细胞。
(3)花粉管通道法利用花粉管通道将目的基因导入植物的受精卵中。
基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程,又称基因拼接技术或 DNA 重组技术,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。
简单来说,基因工程就是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。
二、基因工程的工具(一)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)1、来源:主要从原核生物中分离纯化出来。
2、特点: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。
3、作用结果:产生黏性末端或平末端。
(二)“分子缝合针”——DNA 连接酶1、分类:E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
2、作用:将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来。
(三)“分子运输车”——载体1、作用:将目的基因送入受体细胞。
2、具备条件: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,便于筛选。
3、种类:质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
其中质粒是基因工程中最常用的载体。
三、基因工程的基本操作程序(一)目的基因的获取1、从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库(如 cDNA 文库)。
基因组文库包含了一种生物的全部基因;cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因,是由 mRNA 反转录得到的 DNA 组成。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。
原理:DNA 双链复制。
条件:模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)等。
3、人工合成如果基因比较小,核苷酸序列又已知,可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
(二)基因表达载体的构建(核心步骤)1、目的: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。
基因工程(习题详见2016天利活页)DNA重组技术的基本工具知识点一基因工程的概念: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,因此又叫做DNA重组技术。
注意:对本概念应从以下几个方面理解:知识点二基因工程的基本工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(1)限制性内切酶的来源:主要是从原核生物中分离纯化来的。
(2)限制性内切酶的作用:能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。
(3)限制性内切酶的切割方式及结果:①在中心轴线两侧将DNA切开,切口是黏性末端。
②沿着中心轴线切开DNA,切口是平末端。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”(1)来源:大肠杆菌、T4噬菌体(2)DNA连接酶的种类:E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。
(3)作用及作用部位:E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二酯键,T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。
注意:比较有关的DNA酶(详情见附件)DNA聚合酶:在DNA复制时起作用,将多个脱氧核苷酸催化聚合为脱氧核苷酸链(也就是DNA单链),此时形成的化学键是磷酸二酯键。
DNA解旋酶:在DNA复制或转录时起作用,将DNA的双链解开,作用对象是氢键,使氢键断裂DNA水解酶:在消化道或细胞内起作用,将DNA水解为脱氧核苷酸,作用对象是磷酸二酯键下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶:在DNA修饰过程或基因工程中起作用,将两个DNA片段连接起来,此时形成的化学键是磷酸二酯键。
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)分子运载车的种类①质粒:常存在于原核细胞和酵母菌中,是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA 分子, 独立于拟核之外。
②病毒:常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。
(2)运载体作用:①是用它做运载工具,将目的基因转运到宿主细胞中去。
②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
(3)作为运载体必须具备的条件:①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性内切酶切点③有一定的标记基因,便于筛选。
4、教材拓展:拓展点一 限制酶所识别序列的特点限制酶所识别的序列的特点是:呈现碱基互补对称,无论是奇数个碱基还是偶数个碱基,都可以找到一条中心轴线,如图,中轴线两侧的双链DNA 上的碱基是反向对称重复排列的。
如:以中心线为轴,两侧碱基互补对称; 以 为轴,两侧碱基互补对称。
拓展点二 DNA 连接酶连接的是什么部位?DNA 连接酶是将一段DNA 片段3′端的羟基与另一DNA 片段5′端磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键,而不是连接互补碱基之间的氢键。
第1节 基因工程的基本操作程序一、基因工程的基本操作步骤为四步曲: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。
DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(一).目的基因的获取1.目的基因:主要是指编码蛋白质的结构基因。
目前被较广泛提取使用的目的基因有:苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等2.目的基因的获取方法:(1)基因文库:将含有某种生物不同基因的许多DNA片断,导入到受体菌的群体中,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,基因文库基因组文库:含有一种生物的所有基因。
部分基因文库(如cDNA文库):含部分基因,可由mRNA反转录而来。
(构建基因文库的目的:为了在不知目的基因序列的情况下,便于获得所需的目的基因。
)3.组成基因文库的目的基因获取途径学习好资料欢迎下载(1)利用PCR技术扩增目的基因PCR:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
原理:DNA双链复制原料:模板DNA;RNA引物;四种脱氧核苷酸;热稳定DNA聚合酶(Taq酶);方法:DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。
过程:热变性(90-95)、退火(55-60)、延伸(70-75)。
特点:指数形式扩增二.基因表达载体的构建(基因工程的核心—体外进行)1.目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下一代;使目的基因能够表达和发挥作用。
目的基因:根据需要来选择。
2.基因表达启动子:位于基因首端,RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动转录基因载体的组成终止子:位于基因尾端,使转录在所需要的地方停下来。
标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因。
3.方法:同种限制酶分别切割载体和目的基因,再用DNA连接酶把两者连接。
目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)4.条件:同种限制酶、DNA连接酶、(目的基因、启动子、终止子、标记基因)三.将目的基因导入受体细胞转化: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。
①导入植物细胞:常用农杆菌转化法(将构建的载体导入农杆菌,再让农杆菌感染植物细胞),基因枪法、花粉管通道法。
(过程重点介绍)②导入动物细胞:显微注射法(将基因表达载体提纯,用显微仪注射到受精卵中)(过程重点介绍)③导入微生物细胞:Ca2+处理受体细胞成为感受态细胞,再进行混合。
提示:农杆菌转化法的原理是利用农杆菌(胞内寄生菌)对植物的感染而把目的基因导入受体细胞。
四.目的基因的检测和鉴定1、分子检测:导入检测+表达检测①导入检测:利用DNA分子杂交技术,目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的DNA杂交,看是否有杂交带。
②表达检测:目的为了检测是否转录出了mRNA,利用DNA-mRNA分子杂交技术,目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的mRNA杂交,看是否有杂交带。
③表达检测:目的为了检测目的基因是否翻译成蛋白质。
抗体与蛋白质进行抗原-抗体杂交,看是否有杂交带。
2、个体水平的鉴定:进行抗虫、抗病的接种实验,根据其性状判断是否表达。
提示:①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA,然后高温解成单链,再与同位素标记的DNA探针杂交;②抗原-抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫,产生相应的抗体,并提取出而来的第3节基因工程的应用教材梳理:知识点一植物基因工程的应用植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
1.提高抗逆性(1)常用抗虫基因:用于抗虫(杀虫)的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(2)常用抗病基因:a.抗病毒基因有:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;b.抗真菌基因有:几丁质酶基因和抗毒素合成基因(3)其他抗逆基因:环境条件对农作物的生产会造成很大影响,并且这些影响是多方面的,因此,抗逆性基因也有多种多样,如:抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。
2.改良植物品质由于人们的食品含有的营养不平衡,不能满足人们对食品的要求,这样,可以通过转基因技术,使植物能够合成某些本来不能合成的物质。
如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,以提高氨基酸的含量。
知识点二动物基因工程的应用1.用于提高动物生长速度:由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快,将这类基因导入动物体内,以提高动物的生长速率。
如:转基因绵羊和转基因鲤鱼。
2.用于改善畜产品的品质:基因工程可用于改善畜产品的品质。
如:有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状,科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,这样所获得的牛奶其成分不受影响,但乳糖的含量大大减低。
3. 生产药物基因工程不但促进了传统技术的变革,也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品,并已形成基因工程制药业的雏形。
目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、α-干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。
此外,还有促红细胞生成素、白细胞介素-2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。
4.用转基因动物做器官移植的供体:目前,人体移植器官短缺是一个世界性的难题,用其它动物的器官替代,又会出现免疫排斥现象,现在,科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。
知识点三基因治疗1.概念:基因治疗是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,这是治疗遗传病的最有效的手段。
2.方法:体外基因治疗和体内基因治疗体外基因治疗:先从病人体内获得某种相关细胞,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,这种方法叫做体外基因治疗。
体内基因治疗:直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。
说明:对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。
基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期,这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因,但在现实生活中是不可能的,因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。
其次是对患者进行相关细胞的基因替换,如:对于遗传性糖尿病患者,只对胰腺的B细胞进行基因替换,该个体就能正常分泌胰岛素,糖尿病得以治疗;但这种局部细胞的基因替换,并没有改变其它部位细胞的基因,如精原细胞,其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。
教材拓展拓展点一该节内容是对第2节知识的综合运用,是近几年及今后几年高考的主考点。
在学习这部分知识时,要注意以下几点:1.熟练、灵活掌握第2节的基础知识,形成系统的、完善的知识体系2.目的基因来自其他生物,目的基因和受体细胞的基因构成基因重组,这是基因工程的原理。
3.常考知识为基因操作的基本步骤4.相关知识为DNA的结构和复制、基因控制蛋白质的合成及对性状的控制、基因突变、酶的性质和作用、其他生物工程等5.解决的方法是学好相关知识,达到灵活运用程度,进行知识迁移。
拓展点二基因治疗的过程(以镰刀形细胞贫血症的治疗为例)拓展点三利用微生物生产药物的优越性所谓利用微生物生产蛋白质类药物,是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因,构建成表达载体后导入微生物,然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。
与传统的制药相比有以下优越性:1.利用活细胞作为表达系统,表达效率高,无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
2.可以解决传统制药中原料来源的不足。
例如,胰岛素是治疗糖尿病患者的药物,一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。