据2017年考纲总结的选修三现代生物科技专题知识点

专题一、专题一、 基因工程基因工程 选修三选修三 1 1、基因工程的诞生、基因工程的诞生 （一）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，通过体外体外 DNADNA 重组和转基因技术，重组和转基因技术，赋予 生物以新的遗传特性新的遗传特性，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 DNADNA 分子水平分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNADNA 重组技术重组技术。 2 2、基因工程的原理及技术、基因工程的原理及技术 原理基因重组基因重组 技术（一）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）限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源主要是从原核生物原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能能够识别双链DNA 分子的某种特定特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定特定部位 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开，因此具有专一专一性。 （3）结果经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式黏性末端黏性末端和平末端平末端。 2.“分子缝合针”DNADNA 连接酶连接酶 1两种 DNA 连接酶（EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶）的比较 ①相同点都缝合磷酸二酯磷酸二酯键键。 ②区别EcoliDNA 连接酶来源于大肠杆菌大肠杆菌，只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来； T4DNA 连接酶来源于 T T4 4噬菌体 噬菌体 T 4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连 黏性末端又能连 接平末端接平末端，但连接平末端的之间的效率较低低。 2与 DNA 聚合酶作用的异同DNA 聚合酶只能将单个核苷酸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 连接酶是连接两个两个 DNADNA 片段片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”载体载体 （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，具有一至多个限制酶切点， 供外源供外源 DNADNA 片段插入片段插入。③具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组DNADNA 的鉴定和选择的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNADNA 之外，并之外，并 具有自我复制能力的双链环状具有自我复制能力的双链环状DNADNA 分子分子。 （3）其它载体 λ λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒 二基因工程的基本操作程序 第一步目的基因的获取目的基因的获取 1.目的基因是指 编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因 。 2.目的基因获取的方法从基因文库中获取、从基因文库中获取、PCRPCR 扩增扩增、人工合成人工合成。 3.PCR 技术扩增目的基因 （1）原理DNADNA 双链复制双链复制 （2）过程第一步 变性变性，加热至90～95℃DNA 解链；第二步复性，复性，冷却到 55～60℃， 引物结合到互补 DNA 链；第三步延伸延伸，加热至70～75℃，热稳定 DNA 聚合酶从引物起 始互补链的合成。 第二步基因表达载体的构建（基因工程的核心）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稳定存在，并且可以遗传给下一代遗传给下一代，使目的基因能够表达表达 和发挥作用和发挥作用。 2.组成目的基因目的基因＋启动子启动子＋终止子终止子＋标记基因标记基因 （复制原点）（复制原点） （1）启动子是一段有特殊结构的DNADNA 片段片段，位于基因的首端首端，是 RNARNA 聚合酶聚合酶识别和 结合的部位，能驱动基因转录出转录出 mRNAmRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子也是一段有特殊结构的DNADNA 片段片段 ，位于基因的尾端尾端。 （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是否含有目的基因，从而将含有目的基因的含有目的基因的 细胞细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因抗生素基因。 第三步将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞_ _ 1 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。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 将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是 农杆菌转化法农杆菌转化法，其次还有 基因枪法基因枪法和 花粉花粉 管通道法管通道法等。 农杆菌转化法当植物体受到损伤时， 伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物， 吸引农杆菌吸引农杆菌 移向这些细胞移向这些细胞，这时农杆菌中的TiTi 质粒上的质粒上的 T-DNAT-DNA（可转移的 DNA）可转移至受体细胞， 并且整合到受体细胞染色体的整合到受体细胞染色体的 DNADNA 上上。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入到目的基因插入到 TiTi 质粒的质粒的 T-DNAT-DNA上上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插 入到植物细胞中染色体的DNA 上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。它是将目 的基因导入植物细胞采用最多的方法，通常用于双子叶植物和裸子植物。 将目的基因导入动物细胞 最常用的方法是 显微注射技术显微注射技术。 此方法的受体细胞多是 受精卵受精卵。 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繁殖快、繁殖快、多为单细胞、多为单细胞、遗传物遗传物 质相对较少质相对较少。转化方法是，先用Ca2Ca2处理，使细胞处于一种能吸收周围环境中能吸收周围环境中 DNADNA 分子的分子的 生理状态生理状态，这种细胞称为感受态细胞感受态细胞 第四步目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达 1.首先要检测转基因生物的染色体染色体 DNADNA 上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因， 这是目的基因能否在受体目的基因能否在受体 细胞中稳定存在的关键细胞中稳定存在的关键，方法是采用 DNADNA 分子杂交技术分子杂交技术。 2.其次还要检测 目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNAmRNA，方法是采用 用放射性同位素标记的含有用放射性同位素标记的含有 目的基因的目的基因的 DNADNA 片段作探针片段作探针与 mRNA 杂交。 3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质目的基因是否翻译成蛋白质， 方法是从转基因生物中提取 蛋白质蛋白质， 用相应的 抗抗 体体进行抗原－抗体杂交抗原－抗体杂交。 4.有时还需进行 个体生物学水平个体生物学水平的鉴定。如 进行抗虫、抗病的接种实验等进行抗虫、抗病的接种实验等。 （三）基因工程的应用（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，利用转基因改良植物的品质。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。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。 乳腺生物反应器 需将目