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生物选修3知识点 专题1 ? 基因工程 1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，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基因工程的理论基础：①各种的生物的DNA的基本结构相同 ②各种生物共用一套密码子 3遗传学原理：基因重组 4基因工程的优点：目的性强，周期性短，打破生殖隔离的界限 缺点：只生产自然界已有的蛋白质 （一）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） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。 （3）结果：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。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，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。 项目 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 不同点 模板 不需模板 需要DNA的一条链为模板 作用对象 游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸 作用结果 形成完整的DNA分子 形成DNA的一条链 3.“分子运输车”——（运）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。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1从基因文库中获取目的基因：1、基因组文库 2、部分基因文库（如cDNA文库） 2.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）前提：根据已知的目的基因的核苷酸序列合成引物 （3）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。 （4）条件：模板DNA、引物、热稳定DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸、ATP 3.用DNA合成仪人工合成（基因比较小，核苷酸序列又已知；不需要模板） 第二步：基因表达载体的构建 （基因工程的核心） 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）启动子作用：驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子作用：终止转录（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。（4）目的基因：编码出人们所需的蛋白质 基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律 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： 1、将目的基因导入植物体细胞：采用最多的方法是：农杆菌转化法，（自然条件下感染双子叶植物和裸子植物；当植物体受到损伤时，菌Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞，整合到受体细胞的染色体DNA上）其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。 2、将目的基因导入动物细胞：最常用方法是 显微注射技术，受体细胞多是受精卵。 3、将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。 第四步：目的基因的检测和表达 1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法：DN