基因工程

高中生物选修三专题一基因工程知识点全面总结。基因工程的知识点总结来啦！基因工程是高中生物中比较复杂的一部分知识，下图从基因工程的诞生 、基因工程的原理及技术 两方面去进行详细的知识点概括，即使基础薄弱复习起来也会很快就明白的。

基因工程

• DNA重组的基本工具
  • 对基因工程概念的理解
    • 操作环境：生物体外
    • 操作对象：基因
    • 操作水平：DNA分子水平
    • 操作过程：剪切→拼接→导入→表达
    • 原理：基因重组
  • 基因工程基本工具
    • 限制性核酸内切酶—“分子手术刀”
      • 具有专一性
      • 来源：主要从原核生物中分离纯化而来
        • “主要从”
      • 切割产物
        • 平末端
        • 黏性末端
    • DNA连接酶—“分子缝合针”
      • 种类
        • E·coli连接酶
          • 来源：大肠杆菌
          • 只能黏性末端
        • T₄DNA连接酶
          • 来源：T₄噬菌体
          • 既能连接黏性末端也能连接平末端
            • 连接平末端的效率较低
    • 基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”
      • 作为载体的条件
        • 有一个至多个限制酶切割位点
        • 能够在受体细胞中保留下来，且载体DNA必须具备自我复制能力，我能够整合到受体细胞染色体DNA上，并随染色体DNA进行同步复制。
        • 带有特殊的标记基因
          • 以便重组后进行重组DNA的鉴定和选择
        • 对受体细胞无害
      • 种类
        • 质粒
        • λ噬菌体的衍生物
        • 动植物病毒
• 基因工程的基本操作顺序
  • 目的基因的获取
    • 从基因文库中获取目的基因
      • 基因组文库
      • 部分基因文库
        • cDNA文库
    • PCR技术扩增目的基因
      • 原理：DNA双链复制
      • 前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列
        • 以便根据这一序列合成引物
      • 过程
        • 变性：90～95℃，使DNA片段双链解开
        • 复性：55～60℃，使解开的DNA的两条单链分别与相应的引物结合
          • 碱基互补配对原则
        • 延伸：70～75℃，Taq酶从引物起始进行互补链的合成
          • Taq酶：耐热的DNA聚合酶
    • 人工合成目的基因
      • 化学合成法
        • 仪器：DNA合成仪
      • 反转录法
        • 目的基因的mRMA→双链DNA（目的基因）
  • 基因表达载体的构建
    • 核心
    • 组成
      • 目的基因
        • 外源DNA分子中有遗传效应的片段
      • 启动子
        • 位置：基因的首端
        • 功能：是RNA聚合酶识别和结合的部位驱动基因转录出mRNA
      • 终止子
        • 位置：基因的尾端
        • 功能：终止转录
      • 标记基因
        • 鉴别受体细胞中是否含有目的基因
    • 过程
      • 用一定的限制酶切割载体，DNA分子实习出现一个有末端的切口
      • 用限制酶切割目的基因产生与载体DNA分子相同的末端
      • 将切下的目的基因片段插入载体，DNA分子的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使载体DNA分子与目的基因结合成重组DNA
  • 目的基因的导入
    • 植物细胞
      • 农杆菌转换法
        • 将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T-DNA上→转入农杆菌→用农杆菌侵染植物细胞→将目的基因整合到植物细胞染色体的DNA上→目的基因表达
          • 适用于双子叶植物和裸子植物
      • 基因枪法
        • 适用于单子叶植物
      • 花粉管通道法
    • 动物细胞
      • 显微注射法
        • 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→胚胎早期培养→移植到雌性动物的输卵管或子宫内→获得具有新性状的动物
    • 微生物细胞
      • 钙离子处理法（感受态细胞法）
        • 用钙离子处理微生物细胞→感受态细胞→将基因表达载体与感受态细胞混合→在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子
  • 目的基因的检测与鉴定
    • 分子水平检测
      • 是否出现杂交带
      • 目的基因是否插入转基因生物的DNA上
        • DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）
      • 目的基因是否转录出mRNA
        • 分子杂交技术（DNA和mRNA之间）
      • 目的基因是否翻译成蛋白质
        • 抗原-抗体杂交（蛋白质和蛋白质之间）
    • 个体生物学水平鉴定
      • 对转基因生物进行抗性接种实验
• 基因工程的应用
  • 植物基因工程的应用
    • 提高农作物的抗逆能力（抗虫、抗病、抗逆境）
    • 利用转基因改良植物的品质
  • 动物基因工程的应用
    • 提高动物生长速度
    • 改善畜产业的品质
    • 用转基因动物生产药物
      • 乳腺生物反应器
    • 用转基因动物作器官移植的供体
  • 基因工程药物
    • 抗体、疫苗、激素等
  • 基因治疗
    • 体外基因治疗
    • 体内基因治疗
• 蛋白质工程的崛起
  • 实质：基因修饰或基因合成
  • 基本途径：预期功能→蛋白质三维结构→分子设计→氨基酸序列多肽链→DNA合成→基因DNA