专题二十二基因工程.docxVIP

专题二十二 基因工程考点分布1.基因工程的原理及技术2.基因工程的应用与发展考纲内容1.基因工程的诞生2.基因工程的原理及技术3.基因工程的应用4.蛋白质工程命题趋势多以基因工程方面必威体育精装版研究成果为载体考查基因工程的工具与操作程序，基因工程的题目多与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、植物组织培养等内容联系起来。基因工程的原理及技术一．基因工程的概念与操作工具分析1.基因工程的概念基因工程别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切——拼接——导入——表达结果人类需要的基因产物或生物类型2.分子手术刀——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）存在：主要存在于原核生物中（2）特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子（3）切割部位：磷酸二酯键（4）切割后末端的种类：黏性末端和平末端3.分子缝合针——DNA连接酶（1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子（2）类型种类E.coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能特性只能连接黏性末端可以连接黏性末端和平末端，但连接平末端效率低相同点都是催化磷酸二酯键的形成4.“分子运输车”——载体（1）载体的种类质粒（最常用）其他：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等（2）载体必备的条件a.能在受体细胞中复制并稳定保存b.具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入c.具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择（3）载体的作用a.作为载体工具，将目的基因送入受体细胞b.在受体细胞内对目的的基因进行大量复制补充：基因工程中有关酶的比较项目 种类限制（性内切）酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用特点只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA两条链之间的氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子二．基因工程的操作步骤1.获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取目的基因a.基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA短片段，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。b.基因文库的分类：按外源DNA片段的来源分类基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如cDNA文库将DNA片段与载体连接用适当的限制酶切割c.基因文库的构建方法提取某种生物的全部DNA 一定大小的DNA片段 导入受体菌种储存 基因组文库与载体连接DNA聚合酶反（逆）转录酶某种生物的单链mRNA 单链互补DNA 双链cDNA片段 导入受体菌种储存 cDNA文库d.构建基因文库的目的为了在不知目的的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。（2）人工合成目的基因a.反转录法：mRNA——单链DNA——双链DNA（反转录酶）b.人工合成：抑制蛋白质的氨基酸序列——mRNA核苷酸序列——推测目的基因的脱氧核苷酸序列——合成目的基因（3）利用PCR技术扩增目的基因PCR是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术（指数扩增）PCR的反应过程：PCR一般要经历三十多个循环，每次循环分为变性、复性、延伸三步。2.基因表达载体的构建——基因工程的核心（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用（2）基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因标记基因一般为抗生素基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因（目的基因是否导入成功）（3）方法用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA（如质粒），形成相同的黏性末端，用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。3.将目的基因导入受体细胞 细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化法（基因枪法、花粉管通道法）体细胞将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上—转入农杆菌—导入植物细胞——整合到受体细胞的DNA上——表达动物细胞显微注射技术受精卵将含有目的基因的表达载体提纯——取卵——获取受精卵——显微注射——早期胚胎培养——胚胎移植——发育成为具有新性状的动物微生物细胞Ca2+处理法原核细胞或酵母菌用Ca2+处理细胞——感受态细胞——重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合——感受态细胞吸收4.目的基因的检测与鉴定外源基因———受体细胞———mRNA———蛋白质———性状个体生物学水平抗原——抗体杂交分子杂交技术DNA分子杂交技术 是否表现特定性状是否显示杂交带是否显示杂交带是否显示杂交带三．蛋白质工程1.概念：以蛋白质分子的结构规律及其生