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高中生物选修3
高中生物选修3重点学问点总结1/12
专题1 基因工程
高中生物选修三
基因工程:是指依据人们的愿望,进展严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赐予生物以的遗传特性,制造出更符合人们需要的的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进展设计和施工的,又叫做DNA重组技术。
〔一〕基因工程的根本工具
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶〔限制酶〕
来源:主要是从原核生物中分别纯化出来的。
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。
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。
“分子缝合针”——DNA连接酶
两种DNA连接酶〔E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶〕的比较:
①一样点:都缝合磷酸二酯键。
②区分:E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌,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。
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。
DNA连接酶
DNA聚合酶
不
点
同
连接的DNA
模板
双链
不要模板
单链
要模板
连接的对象
2个DNA片段
单个脱氧核苷酸加到已存在的单
链DNA片段上
相
同
作用实质
形成磷酸二酯键
点
化学本质
蛋白质
“分子运输车”——载体
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。
最常用的载体是质粒,它是一种暴露的、构造简洁的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制力量的双链环状DNA分子。
其它载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
〔二〕基因工程的根本操作程序第一步:目的基因的猎取
目的基因是指:编码蛋白质的构造基因。
原核基因实行直接分别获得,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。
PCR技术扩增目的基因
PCR的含义:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
目的:猎取大量的目的基因
原理:DNA双链复制
过程:
第一步:加热至90~95℃DNA解链为单链;
其次步:冷却到55~60℃,引物与两条单链DNA结合;
第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始进展互补链的合成。
特点:指数(2^n)形式扩增
其次步:基因表达载体的构建(核心)
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。
组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因
启动子:是一段有特别构造的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。
终止子:也是一段有特别构造的DNA片段,位于基因的尾端。
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。
第三步:将目的基因导入受体细胞
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。
常用的转化方法:
将目的基因导入植物细胞:承受最多的方法是农杆菌转化法,其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是显微注射技术。方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞:原核生物作为受体细胞的缘由是生殖快、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,在肯定的温度下促进感受态细胞吸取DNA分子,完成转化过程。
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
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,方法是承受DNA分子杂交(DNA-DNA)技术。
其次还要检测目的基因是否转录出mRNA,方法是承受分子杂交(DNA-RNA)技术。
最终检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是承受抗原—抗体杂交技术。
有时还需进展个体生物学水平的鉴定。如生物抗虫或抗病的鉴定等。
〔三〕基因工程的应用
植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改进植物的品质。
动物基因工程:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
基
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