基因工程知识点梳理
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生物选修3知识点
专题1 基因工程
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,赋予生物以,创造出。基因工程是在
上进行设计和施工的,又叫做。
(一)基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——
(1)来源:主要是从中分离纯化出来的。
(2)功能:能够识别的核苷酸序列,并且使每一条链中的两个核苷酸之间的断开,因此具有。(3)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:
和。
2.“分子缝合针”——
(1)两种DNA连接酶()的比较:
①相同点:都缝合键。
②区别:来源于大肠杆菌,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;
而能缝合两种末端,但连接的之间的效率较低。
(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。
必须需要模板
3.“分子运输车”——
(1)载体具备的条件:①。
②,供外源DNA片段插入。
③,供重组DNA的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是 ,它是一
种
。
(3)其它载体:
(二)基因工程的基本操作程序
第一步:
1.目的基因是指:基因。
2.原核基因采取获得,真核基因是。人工合成目的基因的
常用方_ 和_。
3. 从基因文库中获取
基因文库(1)概念:将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。
(2)类型:基因组文库和部分基因文库(如cDNA文库)
(1)原理:
(2)过程:第一步:加热至90~95℃;
第二步:冷却到55~60℃,;
第三步:加热至70~75℃,。
第二步:(核心步骤)
1.目的:使目的基因在受体细胞中,并且可以,使目的基因能够。
2.组成:+++
(1)启动子:是一段有特殊结构的,位于基因的,是
识别和结合的部位,能驱动基因,最终获得所需的蛋白质。
(2)终止子:也是一段有特殊结构的,位于基因的。控制(3)标记基因的作用:是为了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。常用的标记基因是基因。
第三步:
1.转化的概
念:
。
2.常用的转化方法:
将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是,其次还有和
等。
农杆菌
存在生活在土壤中
特点
能在自然条件下感染,对大多数单子叶植
物无感染能力。
原理
植物伤口处细胞分泌的酚类化合物吸引农杆菌移向这些细胞,使其
转移至受体细胞并整合到上。
方法
将目的基因插入上,通过转化作用进入植物细胞并插入
到染色体DNA上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达优点比较经济有效,约80%转基因植物通过这种方法获得。
将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是。此方法的受体细胞多
是。
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,
最常用的原核细胞是,其转化方法是:先用
处理细胞,使其成为,再将
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:
分子检测
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,方法是采
用。
具体方法:①提取转基因生物的基因组DNA;
②用作探针;
③与基因组DNA杂交;
④若杂交带就表明目的基因已插入染色体DNA中。
意义:目的基因能否在真核细胞中稳定遗传的关键
2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA,方法是采用用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。方法:①从转基因生物中提取mRNA;
②同样方法标记目的基因作探针;
③与mRNA杂交;④若显示出杂交带就表明目的基因转录出mRNA。
意义:是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步
3.最后检测目的基因,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的方法。
个体水平的鉴定
4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。(三)基因工程的应用
1.植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植
物,。
2.动物基因工
程:
。
乳腺生物反应器或乳房生物反应器
科学家将药用等调控组件重组在一起,通过等方法,导入哺乳动物的中,然后将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入后,可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品。作器官移植的供体
科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官(由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似,而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物)进行改造,采用的方法是将器官供体基因组导入,以抑制的表达,或设法除去基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3.基因治疗:
基因治疗
概念
基因治疗是把导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,
从而达到治疗疾病的目的。
意义这是治疗的最有效的手段
举例:
复合型
免疫缺
陷症
疾病
类型
是一种遗传疾病
病因
由于腺苷酸脱氨酶基因缺失,造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶(腺苷酸脱氨酶是
人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的)。
治疗
将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能够产生腺苷
酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内。
方法
基因
治疗
方法
先从病人体内获得某种细胞,例如T淋巴细胞,进行培养,然后,在体
外完成基因转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者
体内。
特点大部分基因治疗的临床试验方法;方法操作复杂,但效果较为可靠。
治疗
方法直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法
举例
1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体,成功地将治疗遗传
性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。
特点简便
1.蛋白质工程是指以作为基础,通
过,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)
2.流程:→→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→合成DNA→表达出蛋白质