定基因工程復(fù)習(xí)-精

基因工程專(zhuān)題

又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。指在體外通過(guò)人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。一、什么是基因工程

獲得人類(lèi)所需的基因產(chǎn)物

結(jié)果

剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)基本過(guò)程

DNA分子水平操作水平基因操作對(duì)象

生物體外操作環(huán)境基因拼接技術(shù)、DNA重組技術(shù)等

別名二、DNA重組技術(shù)的基本工具1．DNA重組技術(shù)的“分子手術(shù)刀”(1)“分子手術(shù)刀”即

。(2)來(lái)源：主要從

中分離。(3)功能：識(shí)別

、切割

。(4)結(jié)果：產(chǎn)生

或

。限制性核酸內(nèi)切酶原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端平末端2．E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶(1)化學(xué)本質(zhì)：

。(2)功能上的相同點(diǎn)：均可催化形成

。(3)功能不同點(diǎn)：

可“縫合”黏性末端和平末端，

則只能縫合“黏性末端”，不能縫合平末端。均為蛋白質(zhì)磷酸二酯鍵T4DNA連接酶E·coliDNA連接酶3．基因工程常用的載體（1）基因工程常用載體是

，其化學(xué)本質(zhì)是

。此外還有噬菌體、動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒一種雙鏈環(huán)狀DNA分子(2)作為運(yùn)載體的條件A、能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制B、有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)C、具有特殊的標(biāo)記基因1．獲取目的基因的手段①?gòu)?/p>

中獲取；（基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)）②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因；③人工合成?；蛭膸?kù)1、目的基因的獲取2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測(cè)與鑒定三、基因工程的基本操作程序PCR技術(shù)（體外擴(kuò)增DNA片段）原理：前提：原料過(guò)程：變性——退火——延伸DNA復(fù)制一段已知目的基因的核苷酸序列模板DNA；DNA引物；四種脫氧核苷酸；TaqDNA聚合酶等2．基因工程的核心(1)

是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。目的(2)基因表達(dá)載體的組成：除目的基因外，還必須有

、

和

等。①啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的

，位于

，是

的部位。終止子：位于基因末端，終止轉(zhuǎn)錄。②標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有

?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建DNA片段啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因基因首端RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合目的基因使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和表達(dá)3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）(1)植物最常用：

法，其次為

法、

法。(2)動(dòng)物：最常用

法，其受體細(xì)胞通常為

。(3)細(xì)菌：

法，需用

處理細(xì)胞。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化基因槍花粉管通道顯微注射受精卵感受態(tài)細(xì)胞Ca2＋農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。4．目的基因的檢測(cè)和鑒定(1)首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因。（DNA分子雜交）(2)其次還要檢測(cè)

。（分子雜交）

(3)最后檢測(cè)

。（抗原-抗體雜交）(4)有時(shí)還需進(jìn)行

水平的鑒定。（抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)驗(yàn)）目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)個(gè)體四、基因工程的應(yīng)用技術(shù)名稱(chēng)應(yīng)用動(dòng)物基因工程提高動(dòng)物

來(lái)提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)

；（生物反應(yīng)器）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的

。

植物基因工程培育

植物、

和

植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)?；蛑委煱?/p>

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使其

發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，分為體內(nèi)基因治療和

基因治療生長(zhǎng)速度藥物供體抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因抗逆轉(zhuǎn)基因正?；虮磉_(dá)產(chǎn)物體外抗病轉(zhuǎn)基因植物五、蛋白質(zhì)工程概念：是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終必須通過(guò)

來(lái)完成。改造基因1．正確界定幾種關(guān)鍵酶種類(lèi)項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶

作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子

作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的氫鍵

作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專(zhuān)一性識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)進(jìn)行切割將雙鏈DNA分子片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA分子兩條鏈之

間的氫鍵打開(kāi)作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子2、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較：

項(xiàng)目區(qū)別與聯(lián)系

蛋白質(zhì)工程基因工程原理中心法則的逆推人工DNA(基因)重組區(qū)別過(guò)程預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造、生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程；蛋白質(zhì)工程離不開(kāi)基因工程，而基因工程中所利用的某些酶也需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾或改造，以提高其功能，因此兩者是相互促進(jìn)的(1)馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無(wú)病毒，因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基中添加______和______（激素），誘導(dǎo)離體細(xì)胞經(jīng)過(guò)________和________完成組織培養(yǎng)過(guò)程，從而形成脫毒苗。此過(guò)程說(shuō)明植物細(xì)胞具有________。為了監(jiān)控脫毒苗的質(zhì)量?？刹捎胈_____的方法檢測(cè)病毒的蛋白質(zhì)。(2)為獲得抗病毒的馬鈴薯植株，往往采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將病毒復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯體內(nèi)。其過(guò)程大致如下圖所示。1、馬鈴薯是種植廣泛的農(nóng)作物，病毒侵染后導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降，培育脫毒和抗毒的馬鈴薯品種是提高產(chǎn)量的有效方法。請(qǐng)分析并回答。①上述過(guò)程中，用到的工具酶有_____和_____，目的基因?yàn)開(kāi)____，上述表達(dá)載體除含有目的基因外，還含有_____、_____、_____。將目的基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞使用了________法。該方法先將目的基因插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的________上，然后通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并插入到植物細(xì)胞的________上。導(dǎo)入農(nóng)桿菌時(shí)，還要用________處理土壤農(nóng)桿菌，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)，然后將它們?cè)诰彌_液中混合培養(yǎng)以完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。②目的基因在馬鈴薯體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄，可采用的檢測(cè)方法是_____。該轉(zhuǎn)基因馬鈴薯產(chǎn)生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因。2．下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過(guò)程。據(jù)圖回答：(1)在基因工程中A→B為

技術(shù)。利用的原理是

，其中a為

的過(guò)程，b過(guò)程使用的酶是

。(2)B→C為轉(zhuǎn)基因綿羊的培育過(guò)程，c過(guò)程用到的生物技術(shù)主要有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和

技術(shù)。在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，需讓培養(yǎng)液中含有一定量的CO2，其主要作用是________________________。維持培養(yǎng)液的pH耐熱的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）DNA分子復(fù)制PCR變性(解旋)胚胎移植(3)B→D為抗蟲(chóng)棉的培育過(guò)程，其中d過(guò)程常用的方法是