人教版生物选修三知识点.docx

专题1基因工程

基因工程的概念

基因工程是根据人们的意愿，将一种生物的基因导入另一种生物体内，创立出符合人们须要的生物新类型与生物产品，又叫做DNA重组技术。

操作环境：生物体外；操作程度：分子程度；

操作对象：基因（或DNA）；能定向变更生物的遗传特性。

（一）基因工程的根本工具

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别纯化出来的。

（2）功能：识别双链DNA分子的特定的核苷酸序列，并在特定位点切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键，因此具有专一性。

（3）限制酶切割的结果：黏性末端与平末端。

2.“分子缝合针”——DNA连接酶

(1)两种DNA连接酶的比拟：

①一样点：都能缝合双链DNA片段之间的磷酸二酯键。

②区分：

(1)E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能连接黏性末端；T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能缝合两种末端，连平末端效率较低。

(2)与DNA聚合酶的比拟:

异：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，须要模板；而DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，不须要模板。

同：都形成磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——载体（不管哪种载体都须要人工改造）

（1）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识别位点。

③具有标记基因，供鉴定与选择。

（2）最常用的载体是质粒,它是一种袒露的（不与蛋白质结合）、独立于细菌拟核DNA之外，具有自我复制实力的双链环状DNA分子。

（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

（4）限制酶、DNA连接酶与DNA聚合酶化学本质都是蛋白质；

质粒的化学本质为DNA。

(二)基因工程的根本操作程序

原核基因与真核基因：

原核基因

真核基因

第一步：目的基因的获得

1.目的基因是指：编码蛋白质的构造基因。

2.原核基因实行干脆分别获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反（逆）转录法与化学合成法。

补充：

Ⅰ、原核基因编码区不含内含子，可干脆用于物种间的基因沟通。

Ⅱ、真核基因含有内含子，而原核生物没有内含子的剪切拼接系统，因此不能干脆在原核生物中表达。

Ⅲ、反转录法：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下，得到一条与该mRNA互补的DNA单链；然后经核酸酶（水解RNA的酶）的作用水解掉mRNA；然后以此条DNA链为模板，在DNA聚合酶的催化作用下，得到双链DNA（即cDNA）。

Ⅳ、用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录得到的多种cDNA，构建成的基因文库为局部基因文库，叫做cDNA文库。

Ⅴ、对于真核生物而言，反转录得到的cDNA不含内含子与非编码区，人工加上启动子与终止子后，可干脆用于基因的沟通。

3.PCR技术扩增目的基因

（1）原理：DNA双链复制

（2）过程：第一步（变性）：加热至90～95℃DNA解链（高温使氢键断裂）；第二步（复性）：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步（延长）：加热至70～75℃，在热稳定DNA聚合酶催化作用下，从引物处起始互补链的合成。

（3）须要引物的缘由：因为DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已存在的核苷酸片段的末端，所以须要引物作为子链延长的起点。

（4）在生物体内进展DNA复制时：解旋方式为解旋酶催化；温度条件温与；也须要引物。

第二步：基因表达载体的构建（基因工程的核心）

组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因

（1）启动子：是一段DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别与结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。

（2）终止子：也是一段DNA片段，位于基因的尾端，使转录停顿下来。

（3）标记基因：为了鉴定受体细胞中是否已导入有目的基因，从而将含有目的基因的细胞选择出来。常用的标记基因是抗生素基因。

（4）若目的基因来自于基因组文库或干脆从生物体中提取，本身已携带有启动子与终止子；若目的基因来自于cDNA文库，刚需另外加上启动子与终止子。

（5）要让标记基因发挥作用，得保证标记基因的完好，因此所用限制酶的切割位点需在标记基因以外的位置。

第三步：将目的基因导入受体细胞

常用的转化方法：

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（导入单子叶植物常用方法）与花粉管通道法（中国科学家独创）等。农杆菌转化法原理：①农杆菌能感染双子叶植物与裸子植物.②农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体DNA上。因此，若将目的基因插入到T-DNA中，就可随T-DNA整合到植物细胞的染色体DNA中。

导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。受体细胞多是受精卵。

导入微生物细胞：最常用的原核细胞是大肠杆菌，转化方法是：用Ca2+