导图社区 基因工程
生物知识点大全，考前快速记忆背诵，框架性思维结构。
社区模板帮助中心，点此进入>>
《老人与海》思维导图
《傅雷家书》思维导图
《阿房宫赋》思维导图
《西游记》思维导图
《水浒传》思维导图
《茶馆》思维导图
《朝花夕拾》篇目思维导图
英语词性
生物必修一
安全教育的重要性
基因工程
基础概念
定义：按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组技术 赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类生活生产需要的产品
本质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以表现出它原来没有的蛋白质，进而表现出新的性状
基因控制性状两种方式
1基因通过控制蛋白质的合成直接控制生物性状
2基因通过控制酶的合成，控制生物的代谢过程，进而间接控制生物性状
特点：能够定向改变生物的性状，但是在转基因过程中目的基因的插入位置有不定向性
理论基础
DNA是遗传物质 艾弗里肺炎双球菌体外转化实验，不仅证明了DNA是遗传物质 还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体内
DNA双螺旋结构的提出和中心法则的确定 明确了DNA的化学性质，阐明了遗传信息流动的方向
遗传密码的破译 使人们认识到自然界共用一套遗传密码， 并且为基因的分离和合成提供了理论依据
boyer和Cohen对非洲爪蟾的核糖体蛋白基因进行重组， 证明了质粒不仅可作为基因工程的载体，重组DNA可已经入细胞 外源基因可以在原核细胞中成功表达，实现物种间的基因交流
技术基础
分子手术刀：限制性核酸内切酶
主要从原核生物体内提取分离纯化
原核生物自身的DNA不被切割是因为不存在此序列或对应序列经过了修饰
作用：识别特定的核苷酸序列并在每一条链特定的 两个核苷酸之间的磷酸二酯键之间断开
可以产生平末端或者黏性末端
注意：只能作用于双链DNA，单链DNA、RNA均无效 目前发现的限制酶可以识别的序列有4，5，6，8
对于质粒和目的基因的切割常采取双酶切 优点：防止二者的自身环化和反向拼接
分子缝合针：DNA连接酶
能够见两条DNA链连接起来
分类
E·coliDNA连接酶：只能连接黏性末端
T4DNA连接酶：可以连接黏性末端和平末端 但是连接平末端效率较低
也只能作用于双链DNA
分子运输车：载体
发现：1967年roth和helinski发现细菌拟核DNA之外的直立具有自我复制能力 并可以在细菌细胞间转移，这一发现为基因转移提供了运载工具
质粒是一种裸露的结构简单，独立于拟核之外的 具有自我复制能力的小型环状的DNA分子
常用的载体：动植物病毒，质粒，噬菌体衍生物
真正用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的
载体需要具备的条件 （为构建基因的表达载体提供便利）
对于受体细胞没有毒害作用
拥有一个或者多个切割位点
方便目的基因插入载体
拥有标记基因
方便筛选出含有目的基因的受体细胞
能够自我复制或将目的基因整理到受体细胞遗传物质上
方便完成转化
拥有启动子和终止子
是基因能在受体细胞内表达的先决条件
启动子是一段具有特殊序列的DNA片段， 是RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动转录的进行
终止子使转录在需要的地方停止
大小适宜便于操作
PCR（多聚酶链式反应）技术
原理：DNA双链复制
前提：需要一段已知目的基因的核苷酸序列合成引物
引物设计： 1必须是目的基因序列所独有的序列 2不能自身折叠，引物直接配对连接 3不能使用过多的CG对防止假配对
原料：四种脱氧核苷酸，引物，缓冲液，Taq酶，目的基因
过程
加热（90-95℃）：使DNA双链中的氢键断开形成单链（生物体内依靠的是解旋酶）
退火（55-60℃）：引物与相应互补序列结合
延伸（70-75℃）：在DNA聚合酶作用下进行延伸
扩增到第三次时第一次出现所需要的目的基因片段
应用
1提取目的基因
2进行性别鉴定：对spr-y序列进行扩增，加入探针，若呈阳性则为雄性个体
3对目的基因进行修饰（加头加尾）：在引物上延长一段所需要的序列
操作过程
目的基因的获取
目的基因一般是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子
一般从基因文库中获取
基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌群落，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库
基因库是指一种生物所含的全部基因 区别于基因文库
分为基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）
若目的基因本身是RNA序列，需要先进行逆转录再进行扩增
基因表达载体的构建
是基因工程的核心
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并可以遗传给下一代，同时能够在受体细胞内表达并发挥作用
目的基因导入受体细胞
目的：完成转化
转化是指目的基因进入受体细胞内并且在受体细胞内维持稳定存在和表达的过程
方法
植物：用特定的方法使愈伤组织发生转化，再将其培养成植株
农杆菌转化法：
1利用农杆菌中Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞并将其整合到受体细胞的染色体上 2利用农杆菌向酚类化合物移动的特点 3利用双子叶植物和裸子植物伤口处分泌大量酚类化合物
一般用于转化双子叶植物和裸子植物
基因枪法
一般用于转化单子叶植物
将目的基因包裹在金属颗粒（金粒或钨粒）表面，利用高压气体打入受体细胞内
花粉管通道法
原理：植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊
操作：利用植物受粉后花粉管未愈合前剪去柱头向其中滴加目的基因，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞
特点：经济简便
动物：使受精卵发生转化
常用的是显微注射技术，是最为有效的技术
将表达载体提纯，控制浓度，显微注射，早期胚胎培养，胚胎移植
微生物
原核生物繁殖快，多为单细胞，遗传物质较少，是理想的受体细胞
工程菌：通过基因工程方法，使外源基因在受体菌内得到高效表达的菌类细胞株系
常用钙离子处理法
先用钙离子溶液处理细胞，使细胞处于一种能够吸收周围的DNA的状态（感受态）
再将目的基因溶于缓冲液，与受体细胞混合
在一定温度下促进感受态细胞吸收目的基因完成转化
目的基因的检测和鉴定
目的基因是否进入受体细胞并表达产物发挥功能，只有通过检测才能知道
分子层面
转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
通过DNA分子杂交技术检测： 在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记作为探针，将探针与受体细胞基因组DNA杂交若显示出杂交带证明目的基因已经插入染色体中
原理：碱基互补配对
目的基因是否转录出mRNA
通过分子杂交技术，方法、原理同上
mRNA是否翻译成蛋白质
利用抗原-抗体杂交技术
原理：抗原抗体特异性结合
个体生物学水平的鉴定
如进行抗病抗虫的接种实验、将基因工程产品与天然产品生物活性进行比较
生产抗虫抗病的作物、生产抗逆转基因植物、改良植物品质
提高动物生长速度、改善畜产品的质量
利用转基因动物生产药物
乳房生物反应器：将药用蛋白基因和生物的乳腺蛋白基因启动子连接在一起制造出转基因动物，通过分泌乳汁来生产药物
利用转基因动物（猪）作为器官移植的供体
猪体内含有的能够导致人类疾病的病毒远少于灵长类，且血管大小、分布，内脏结构与人类极为相似
方法：通过转基因抑制抗原基因的表达，或直接敲除抗原基因
基因工程药物：干扰素，胰岛素，α抗胰蛋白酶
基因治疗：将正常基因导入病人体内从而达到治疗效果
发展：蛋白质工程
基因工程原则上只能生产出自然界已经存在的蛋白质， 这些蛋白质符合生物生存的需要，但是不一定符合人类生产生活的需要
过程：从蛋白质的预期功能出发，设计其应有的结构 推测其氨基酸序列，找到对应的脱氧核苷酸序列
蛋白质工程就是以蛋白质的结构规律和生物功能的关系，通过基因修饰或者基因合成 对现有蛋白质进行改造或生产一种新的蛋白质，满足人类生产生活需要
