基因工程知识点思维导图

基因工程绪论知识点大全~包括基因工程诞生的技术突破，基因工程的定义，基因工程诞生的理论基础。基因工程的特征。基因工程的应用，基因工程的安全性。

Genetic engineering

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• 1. 基因工程的定义
  • 在体外对不同生物的遗传物质（基因）进行剪切、重组连接，然后插入到载体分子中（细菌质粒、病毒或噬菌体DNA)，转入微生物、植物或动物细胞内进行无性繁殖，并表达出基因产物。
• 2. 基因工程诞生的理论基础
  • DNA是遗传物质
    • （1）肺炎双球菌转化实验（2）噬菌体转染实验
  • DNA双螺旋结构
    • 1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick揭示了DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机制。
  • 中心法则和遗传密码
• 3. 基因工程诞生的技术突破
  • 限制性内切酶（restriction enzymes）
    • 1970年H.O. Smith等分离出第一种限制性核酸内切酶。
  • DNA连接酶（ligase）
    • 1967年5个实验室几乎同时发现了DNA连接酶。
  • 载体（vector）
    • 1972年前后使用小分子量的细菌质粒和噬菌体作载体。在细菌细胞里的大量扩增。
  • 感受态体系
    • 1970年M. Mandel和A. Higa发现经过氯化钙处理的大肠杆菌容易吸收噬菌体DNA。1972年S. Cohen发现这种处理过的细菌同样能吸收质粒DNA。
  • 琼脂糖凝胶电泳
    • 1960s发明了琼脂糖凝胶电泳，可将不同长度的DNA分离开。
  • DNA测序技术
    • 1975年F. Sanger、A. Maxam和W. Gilbert发明了DNA快速测序技术。
• 4. 基因工程的诞生
  • Berg的开创性实验
    • 1972年斯坦福大学的Paul Berg小组完成了首次体外重组实验：将SV40的DNA片断与噬菌体的DNA片断连接起来1980年Nobel化学奖
  • Boyer-Cohen实验
    • 1973年斯坦福大学的S. Cohen小组将含有卡那霉素抗性基因的大肠杆菌R6-5质粒与含有四环素抗性基因的另一种大肠杆菌质粒pSC101连接成重组质粒，具有双重抗药性。
    • 后来又把非洲爪蟾核糖体基因片断同pSC101质粒重组，转化大肠杆菌，并在菌体内成功转录出相应的mRNA。这是第一次成功的基因克隆实验。
• 5. 基因工程的特征
  • 跨物种性
    • 外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。
  • 无性扩增
    • 外源DNA在寄主细胞内可大量扩增，和高水平表达。
• 6. 基因工程的主要操作内容
  • 目的基因的获取
    • 从复杂的生物基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片断。
  • 重组体的制备
    • 将目的基因的DNA片断插入到能自我复制并带有选择性标记（抗菌素抗性）的载体分子上。
  • 重组体的转化
    • 将重组体（载体）转入适当的受体细胞中。
  • 克隆鉴定
    • 挑选转化成功的细胞克隆（含有目的基因）。
  • 目的基因表达
    • 使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物。
• 7. 基因工程的安全性
  • 基因工程的安全隐患
    • 对环境的影响
    • 新型病毒的出现
    • 癌症扩散
    • 人造生物扩散
  • 重组DNA研究的安全准则
    • 公众的担忧：1973年美国的公众第一次公开表示担心应用重组DNA技术可能会培养出具有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。
    • 专家的态度：1974年美国国立卫生研究院（NIH）考虑到重组DNA的潜在危险，提请Paul Berg博士组成一个重组DNA咨询委员会。
  • 制定安全规则
    • a.1976年6月23日，NIH正式公布了“重组DNA研究的安全准则”。规定了安全防护（物理防护和生物防护）标准以及禁止若干类型的实验。 b.1979年、1981年、1989年NIH又做了多次修改，放宽了许多限制。
  • 基因工程的安全措施
    • 实验室的物理安全
      • P1级实验室，一般装备良好的普通微生物实验室。
      • P2 级实验室，在P1级实验室的基础上还装备有负压的安全操作柜。
      • P3 级实验室，全负压的实验室，同时装备安全操作柜。
      • P4级实验室，专用的实验大楼，周围与其它建筑物应有隔离带。 具有最高安全防护措施。
    • 实验室的生物安全
      • ① EK1级的大肠杆菌
      • ② EK2-EK3级大肠杆菌
      • 载体的安全
• 8. 基因工程的应用
  • 在农业生产中的应用
    • 1. 提高植物的光合作用效率
    • 2. 提高豆科植物的固氮效率
    • 3. 转基因植物
    • 4. 转基因动物
  • 基因工程在工业中的应用
    • 1. 纤维素的开发利用
    • 2. 酿酒工业
  • 基因工程在医药上的应用
    • 1. 用转基因植物或动物生产药物
    • 2. 用微生物生产药物
    • 3. 技术设计高效高特异性的生物制剂
    • 4. 研制疫苗
    • 5. 基因诊断
    • 6. 法医鉴定
    • 7.基因治疗