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） 文库类型 基因组文库 部分基因文库（如cDNA文库） 将某种生物体内的DNA全用某种生物发育的某个时期的mRNA部提取出来，选用适当的限反转录产生的多种互补DNA（也叫制酶，将DNA切成一定范围cDNA）片段，与载体连接后储存在一构建方法 大小的DNA片段，分别与运个受体菌群中。 载体连接，导入受体菌群体中储存，每个受体菌中都含有一段不同的DNA片段。 文库大小 基因中启动子（具有启动作用的DNA片段） 基因中内含子（位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段） 基因多少 物种间的基因交流 4.PCR技术扩增目的基因 （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。

存在 农杆菌 特点 生活在土壤中 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。 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 比较经济有效，约80%转基因植物通过这种方法获得。 方法 优点

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：

概念 意义 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。 这是治疗 的最有效的手段 疾病是一种遗传疾病 举例：类型 复合型由于腺苷酸脱氨酶基因缺失，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶（腺苷酸脱氨酶是病因 免疫缺人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的）。 陷症 基因 治疗 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 基因治疗 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。 方法 方法 直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法 1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体，成功地将治疗遗传举例 治疗 性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。 特点 简便 方法 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。 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治疗 酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内。 （四）蛋白质工程的概念 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