生物选修3基因工程

关于生物选修3基因工程内容的大致概括，希望能有所帮助。

基因工程

• DNA重组技术的基本工具
  • “分子手术刀”——限制性核酸内切酶
    • 来源:主要是从原核生物中分离提纯出来的
    • 本质:能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列
    • 作用部位:磷酸二酯键
    • 特异性:使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开
    • 作用结果
      • 黏性末端
      • 平末端
  • “分子缝合针”——DNA连接酶
    • 本质
    • 种类
      • E·coliDNA连接酶
        • 从大肠杆菌中分离得到
        • 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来
      • T4噬菌体
        • 从T4噬菌体中分离出来
        • 既能连接黏性末端也能连接平末端（但连接平末端之间的效率比较低）
    • 作用:将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
  • “分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
    • 作用:将目的基因送入受体细胞中
    • 种类
      • 质粒
        • 本质:一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子
      • λ噬菌体的衍生物
      • 动植物病毒
      • 等等
    • 条件
      • ①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中
      • ②携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制
      • ③有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择
      • ④是安全的，不会对受体细胞有害，或不进入受体细胞外的其他生物细胞中
• 基因工程的基本操作程序
  • 目的基因的获取
    • 目的基因
      • 主要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
    • 方法
      • 从基因文库中获取
        • 基因组文库
          • 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因
          • 基因中有启动子与内含子
          • 部分基因可以进行物种间的基因交流
        • 部分基因文库
          • 只包含了一种生物的一部分基因（用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中）
          • 无启动子与内含子
          • 可以进行基因间的基因交流
        • 获取目的基因
          • 根据目的基因的有关信息，如根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因
      • PCR技术扩增
        • PCR技术原理
          • DNA双链复制
        • PCR技术含义
          • 是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸融合技术
        • 前提
          • 有一段已知目的基因的核苷酸序列
        • 过程
          • 1.加热至90～95º，DNA解链为单链
          • 2.冷却至55～60º，引物结合到互补DNA链
          • 3.加热至70～75º，热稳定DNA聚合酶（Tap酶）从引物起始进行互补链的合成，如此重复循环多次
        • 结果
          • 每一次循环后，目的基因的量可增加一倍，成指数2的n次方
      • 人工合成
        • 基因比较小，核苷酸序列已知
        • 通过DNA合成仪用化学方法
  • 基因表达载体的构建
    • 目的
      • ⒈使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代
      • ⒉使目的基因能表达并发挥作用
    • 组成
      • 目的基因
      • 启动子
        • 位置
          • 基因的首端
        • 功能
          • 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
        • 作用
          • 鉴别受体细胞中是否含有目的基因
    • 构建过程
  • 将目的基因导入受体细胞
    • 转化
      • 概念
        • 目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程
    • 将目的基因导入植物细胞
      • 农杆菌转化法
        • 将目的基因导入双子叶植物和裸子植物常用的方法
      • 基因枪法
        • 将目的基因导入单子叶植物常用的方法
      • 花粉管通道法
        • 我国科学家独创
    • 将目的基因导入动物细胞
      • 方法
        • 显微注射技术
      • 常用受体细胞
        • 受精卵
    • 将目的基因导入微生物细胞
      • 方法
        • 用钙离子处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态细胞）
      • 受体细胞
        • 原核生物（常用大肠杆菌
        • 原因
          • 繁殖快
          • 多为单细胞
          • 遗传物质相对较少
  • 目的基因的检测与鉴定
    • ⒈是否导入DNA分子
      • 检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
      • DNA分子杂交技术
    • ⒉是否转录出mRNA
      • 检测目的基因是否转录出了mRNA
      • 分子杂交技术
    • ⒊是否翻译成蛋白质
      • 检测目的基因是否翻译成蛋白质
      • 抗原-抗体杂交技术
    • 除上述分子检测外，有时还需进行个体生物学水平的鉴定
• 基因工程的应用
  • 植物基因工程
    • 抗虫转基因植物
      • 杀虫基因种类
      • 成果
    • 抗病转基因植物
      • 植物的病原微生物
        • 病毒
        • 真菌
        • 细菌等
      • 抗病基因种类
        • 抗病毒基因
        • 抗真菌基因
      • 成果
    • 抗逆转基因
      • 抗逆基因
      • 成果
    • 提高农作物抗逆能力，利用转基因改良植物品质，利用植物生产药物
  • 动物基因工程
    • 提高动物的生长速度
      • 生长基因
        • 外源生长激素基因
      • 成果
    • 改善畜产品的品质
      • 优良基因
        • 肠乳糖酶基因
      • 成果
    • 用转基因动物生产药物
      • 基因来源
        • 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子
      • 成果
    • 用转基因动物作器官移植的供体
      • 器官供体
        • 抑制或除去抗原决定基因
      • 成果
        • 利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官
  • 基因工程药物
    • 来源
      • 转基因工程菌
    • 成果
  • 基因治疗
    • 概念
      • 把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作用，从而达到治疗疾病的目的
    • 成果
    • 分类
      • 体内基因治疗
      • 体外基因治疗
    • 用于治疗的基因种类
      • 从健康人体上分离得到的功能正常的基因
      • 反义基因
        • 阻断非正常蛋白质合成
      • 自杀基因
        • 编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因
• 蛋白质工程的崛起
  • 蛋白质工程崛起的理由
    • 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质
  • 蛋白质工程的基本原理
    • 概念
      • 又被称为第二代基因工程，是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制作一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需要
    • 原理
      • 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计
    • 过程
      • 预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应脱氧核苷酸序列
  • 蛋白质工程的进展和前景
    • 前景诱人
    • 面临困难
• 概念
  • 手段
    • 通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性
  • 目的
    • 按照人们的意愿，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品
  • 设计和操作水平
    • DNA分子水平