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生物选修3
专题1 基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具-1.2 基因工程的基本操作程序
【高考目标定位】
1、基因工程的诞生
2、基因工程的原理及技术
【考纲知识梳理】
一、与DNA分子相关的几种酶及基因工程的其他工具
1、与DNA分子相关的酶
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 作用结果 形成粘性末端或平末端 形成重组DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子 2、载体
(1)条件:
①能在宿主细胞中稳定保存下来并大量复制。
②有一个至多个限制性核酸内切酶切割点,以便与外源基因连接。
③具有特殊的标记基因,便于筛选。
(2)种类:
质粒(常用)、γ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
(3)作用:
①作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞内;
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
二、基因工程基本操作程序[K]
1、目的基因的获取途径
(1)目的基因: 编码蛋白质的结构基因 。
(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)PCR技术扩增目的基因
①原理:DNA双链复制
②过程:
第一步:加热至90~95℃DNA解链;
第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;
第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
2、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。
3、将目的基因导入受体细胞
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 Ca2+处理法 转化过程 将目的基因插入Ti质粒的T—DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞
的DNA→表达 将含有目的基因的表达载[高考资源网]a2+处理细胞→微生物细
胞壁的通透性增加→重组
质粒与感受态细胞混合→
感受态细胞吸收DNA分子 4、目的基因的检测与鉴定
(1)分子水平检测
①导入检测:DNA分子杂交技术,即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针。
②表达检测:
转录检测:分子杂交法,即目的基因作探针与mRNA杂交
翻译检测:抗原─抗体杂交法
(2)个体生物学水平鉴定:对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。
【要点名师精解】
基因工程的操作程序
1、获取目的基因的[高考资源网KS5U.COM]
2.目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)
3.将目的基因导入受体细胞受体细胞:细菌
↓氯化钙
细胞壁的通透性增大
↓
重组质粒进入受体细胞
↓
目的基因随受体细胞的繁殖而复制 实质 定向改造或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 可产生自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 结果 (1)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质进行修饰、改造
【要点名师精解】
一、基因工程的应用
1、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。
(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,
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