高中生物选修3总结(1].doc

生物选修3总结 1. 基因工程的诞生 基础理论：DNA是遗传物质；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。 技术支持：基因转移载体的发现；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。 2. 基因工程的原理及技术 （1）基因重组的基本工具： ?限制性核酸内切酶（限制酶）：主要从原核生物中分离纯化出来，这种酶在原核生物中的作用是防止外来病原物的侵害，将外源DNA切割保证自身安全。 它能识别DNA分子的某种特定核苷酸序列，并切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键，产生的末端有黏性末端（如EcoRⅠ切割的末端）和平末端。 ?DNA连接酶：EcoliDNA连接酶连接黏性末端的DNA片断；T4DNA连接酶黏性末端和平末端都可以连接；而DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸加到DNA片断上。 ?载体：种类：质粒（常用，并被人工改造）、动植物病毒； 条件：能自我复制；有一个或多个酶切位点；有标记基因位点；对受体细胞无害。 （2）基因工程的基本操作程序： ?目的基因的获取：概括地说，主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。这种方法犹如用猎枪发射的散弹打鸟，无论哪一颗弹粒击中目标，都能把鸟打下来。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增)，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。用“鸟枪法”获取目的基因的缺点是工作量大，具有一定的盲目胜。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的目的基因时，一般是用人工合成基因的方法。目前人工合成基因的方法主要有两条途径。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。 ?目的基因与运载体结合：将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方式与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子(也叫重组质粒)的。重组DNA分子的特点：具有目的基因、启动子、终止子、以及标记基因。 ?将目的基因导入受体细胞：目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增。基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。用人工的方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。导入植物细胞：农杆菌转化法（转基因抗虫棉用的是花粉管通道法）；导入动物细胞：显微注射技术（注射入受精卵中）；如果运载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。 ?目的基因的检测和表达：以上步骤完成以后，在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA 分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，1 DNA上检测是否有目的基因（利用DNA分子杂交技术）；2 目的基因是否转录出mRNA（基因探针与mRNA杂交）；3 目的基因是否翻译出蛋白质（利用抗原-抗体杂交）；4 性状水平的检测。例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。例如，科学家最初做抗虫棉试验时，虽然已经检测出棉的植株中含有