基因工程

高中生物基因工程部分简易思维导图，从重组DNA技术的基本工具、基因工程的基本操作程序及应用、蛋白质工程的原理和应用三个方面作了介绍。

第三章 基因工程

• 重组DNA技术的基本工具
  • 基因工程的操作工具
    • 限制性内切核酸
      • 形成粘性末端或平末端
    • DNA连接酶
      • E.coliDNA连接酶：存在于大肠杆菌，连接粘性末端
      • T4 DNA连接酶：存在于T4噬菌体中，连接粘性末端和平末端
    • 基因进入受体细胞的载体
      • 种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等
      • 条件
        • 能在细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上 随受体DNA同步复制
        • 有一个或多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入
        • 具有标记基因便于筛选
  • DNA的粗提纯与鉴定
    • 原理
      • DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精
      • DNA在不同浓度的氯化钠溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的氯化钠溶液
      • 在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色
    • 步骤
      • 取材并充分研磨
      • 过滤，取滤液于烧杯中，冷藏
      • 提取DNA：在上清液加入预冷的酒精，静置，溶液中析出白色的丝状物 用玻璃杯搅拌，卷起丝状物，再次晾干
      • 鉴定：取两支试管各加入足量氯化钠溶液，将丝状物溶于其中一支试管 的氯化钠溶液，向两只试管加入二苯胺，混合均匀后，置于沸水中加热 5min
    • 实验结果
      • 加入丝状物的试管溶液颜色变蓝，另一支无变化
• 基因工程的基本操作程序及应用
  • 目的基因的筛选与获取
    • 基因文库中获取
      • 基因组文库：全部基因
      • 部分基因文库：cDNA文库
    • pcr扩增
    • 人工合成目的基因
      • DNA合成仪
  • 基因表达载体的构建
    • 单酶切
      • 易出现反向连接 自身环化现象
    • 双酶切
      • 防止出现目的基因与载体反向连接和自身环化
  • 将目的基因导入受体细胞
    • 植物细胞
      • 受精卵或体细胞
      • 方法
        • 单子叶裸子植物：基因枪法
        • 双子叶：农杆菌转化法
        • 我国独创：花粉管通道法
    • 动物细胞
      • 受精卵
      • 方法：显微注射
    • 微生物
      • 优势
        • 单细胞，繁殖快，遗传物质相对少（好筛选）
        • 方法：钙离子处理
  • 目的基因的检测与鉴定
    • 个体水平：观察性状
    • 分子水平
      • 是否导入：DNA分子杂交技术
      • 是否转录：分子杂交技术
      • 是否翻译：抗原—抗体杂交法
    • 利用标记基因完成筛选
  • 应用
    • 基因制药
    • 基因治疗
    • 基因污染
• 蛋白质工程的原理和应用
  • 蛋白质工程
    • 实质/手段：改造或合成基因
    • 操作对象：基因
    • 水平：分子
  • 蛋白质工程的基本原理
    • 从预期的蛋白质功能出发
    • 设计预期的蛋白质结构
    • 推测应有的氨基酸序列
    • 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列 或合成新的基因
    • 获得所需要的蛋白质
  • 应用
    • 胰岛素的改造
    • 干扰素的改造
    • 单克隆抗体的改造
    • 工业用酶的改进与开发
    • 农业方面蛋白质工程的应用