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选修3《现代生物科技专题》知识点总结
专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具
1、基因工程的概念
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状 。
优点：定向地改造生物的遗传性状；
实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种
2、基因拼接的理论基础：
(1)大多数生物的遗传物质是DNA。
(2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
(3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 3、外源基因在受体内表达的理论基础： (1)基因是控制生物性状的遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。
（一）基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——性核酸内切酶（酶） （1）来源：主要是原核生物
（2）功能：能够识别双链DNA分子的特定的核苷酸序列，有特定的切割位点（专一性）。 （3）作用部位：磷酸二酯键
（3） 结果：形成两种末端：黏性末端和平末端。
注意：用同种酶分别切割目的基因和载体，从而形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来
2.“分子缝合针”——DNA连接酶 ①作用：恢复磷酸二酯键。
②种类：E·coliDNA连接酶：来源于大肠杆菌，连接黏性末端；
T4DNA连接酶：来源于噬菌体，连接黏性末端和平末端。
3.“分子运输车”——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。 ④对受体细胞无害
（2）常用的载体：细菌的质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 （天然质粒不能直接使用）
1.2 基因工程的基本操作程序
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第一步：目的基因的获取
1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。 2.方法：①从基因文库中获取目的基因
（方法：根据基因的核苷酸序列、基因的功能在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因翻
译产物蛋白质 等特性。）
②利用PCR技术扩增目的基因（适用于已知目的基因的一段核苷酸序列）
③通过化学方法人工合成（适用于目的基因较小，或已知目的基因核苷酸序列）
4.PCR技术扩增目的基因
（1）PCR的含义：全称多聚酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 （2）目的：快速获取大量的目的基因 （3）原理：DNA复制
（4）使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列
（5）条件：模板DNA、引物、热稳定DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸
（6）过程：第一步：变性，加热至90～95℃DNA解链为单链，断裂氢键；
第二步：退火，冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合，形成局部双链DNA；
第三步：延伸，加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶（Taq酶）从引物起始进行互补链的合成。
n
（7）特点：指数(2)形式扩增
第二步：基因表达载体的构建(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：位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位 （2）终止子：位于基因的尾端，使转录停止。
（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。
注意：①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构
3、启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别： 启动子、终止子位于DNA上，控制转录的起始和终止。
起始密码子和终止密码子位于mRNA上，控制翻译的起始和终止。
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。
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2、受体细胞分为三大类，导入方法如下：
受体细胞：受精卵、体细胞 适用于双子叶植物和裸子植物 适用于单子叶植物 适用于被子植物（如：抗虫棉）
受体细胞：受精卵
3.农杆菌转化法：
原理：Ti质粒上的T---DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上 过程：
4、（动物细胞）显微注射法过程：
提纯含目的基因 取受精卵 显微注射 移植到 受精卵 新性状
表达载体 子宫 发育 生物
5、将目的基因导入微生物细胞：
①微生物作为受体细胞的原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ②常用菌：大肠杆菌
2+
③方法： Ca 处理细胞 ④过程：
注：Ca处理的目的：增加细胞壁的通透性
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
检测是否插入了目的基因：DNA分子杂交技术 (DNA-DNA)
1.分子水平 检测是否转录出mRNA：分子杂交技术 (DNA-RNA)
检测是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术
2.个体生物学水平的鉴定：生物的抗性鉴定（抗虫、抗病等）、产品的活性鉴定
2+
1.3 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，利用转基因改良植物的品质。 2.动物基因工程：①提高动物生长速度
②改善畜产品品质、
③用转基因动物生产药物（乳腺生物反应器 ）
方法：药用蛋白基因 + 乳腺蛋白基因的启动子 ④用转基因动物作器官移植的供体
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3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
1.4 蛋白质工程
1.概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，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）
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2.蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 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） ★ 蛋白质工程与基因工程区别
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