基因工程知识网络

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选修3专题1基因工程复习提纲

高二一部生物 李真真2016/4/22

基因工程的概念

1.基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

2、其操作水平在DNA分子水上进行设计和施工。 3、操作环境是在生物体外.

1.1基因工程的基本工具

1。“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）

来源 多数来自原核生物 作用 切割双链DNA分子

特点 识别特定的核苷酸序列，并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯

键，因此具有专一性。 结果 形成黏性末端或平末端

2。“分子缝合针”—-DNA连接酶

（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键. ②区别:E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，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T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

（2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸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。 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具有一至多个限制酶切点，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。

(2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复

制能力的双链环状DNA分子.其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒

1.2基因工程的基本操作程序

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。 获取方法：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成（反转录法_和化学合成法_）。 1)基因文库、基因组文库及部分基因文库

①基因文库：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基因，称为基因文库。

②基因文库种类：基因组文库（含有一种生物的全部基因)、部分基因文库（含有一种生物的部分基因如cDNA文库）。 2)PCR技术扩增目的基因

（1)原理：DNA双链复制原理

(2）过程：第一步:加热至90～95℃DNA解链；



第二步：冷却到55~60℃，引物结合到互补DNA链；

第三步：加热至70～75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 （3）PCR技术与DNA复制的比较



DNA复制 PCR技术 场所

细胞内

生物体外

区 酶 DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶 耐热的DNA聚合酶（Taq酶）

温度条件 细胞内温和条件 在较高温下进行 别

解旋的方式

解旋酶催化 高温下变性解旋

结果

形成整个DNA分子

短时间内形成大量的DNA片段

模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板

原料：均为四种脱氧核苷酸（即dCTP、dATP、dGTP和dTTP) 联系

酶：均需要DNA聚合酶进行催化

第二步、基因表达载体的构建

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：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。

（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ,位于基因的尾端。

（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。 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. 2.常用的转化方法：

植物细胞 动物细胞 微生物细胞

常用 农杆菌转化法（主要)，基显微注射技术,病

方法 因枪法和花粉管通道法 毒感染法 Ca2＋处理细胞法

受体

细胞

受精卵或体细胞 受精卵

微生物细胞

转化 构建重组质粒→农杆菌→构建重组质粒→Ca2＋处理细胞→感受态细胞→过程 导入植物细胞→整合到植显微注射→受精

重组质粒与感受态细胞混合

1


物细胞的DNA上→表达

卵→获得具有新→重组质粒进入感受态细胞 性状的动物

第四步：目的基因的检测和表达

1。目的基因的检测与鉴定

类型

步骤 检测内容 方法

结果

第一步

目的基因是否进入DNA分子杂交（DNA受体细胞 和DNA之间） 分子检

目的基因是否转录分子杂交技术(DNA是否成功显示出杂测

第二步 出信使RNA 和RNA之间） 交带

第三步

目的基因是否翻译抗原—抗体杂交方出蛋白质

法

个体水包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度;基因工程平 产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相同等如 转基因抗虫植物是检测 否出现抗虫性状。 2。 基因工程图解：抗虫棉的培育过程

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：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 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）特点：把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的.（2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。 (3）方法：分为体外基因治疗法和体内基因治疗法。 （4) 体外基因治疗法和体内基因治疗比较

1。4 蛋白质工程

1.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。

2。

转录 翻译

3、蛋白质工程与基因工程比较

项目 蛋白质工程 基因工程

原理 中心法则的逆推

基因重组

预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→获取目的基因→构建表达载体→过程 推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序导入受体细胞→目的基因的检测

区 列→合成DNA→表达出蛋白质 与鉴定 定向改造生物的遗传特性，以获得别

实质

定向改造或生产人类所需蛋白质(自然人类所需的生物类型或生物产品界原来没有的新的蛋白质)

(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质） 结果 可以合成自然界不存在的蛋白质

只能生产自然界已存在的蛋白质

联系

蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通过基因修饰或基因合成实现



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