生物选三专题一

高中生物学选修三专题一基因工程内容包括DNA重组技术基本工具基因工程的基本操作顺序，基因工程的应用，蛋白质工程的崛起

基因工程

• 基因工具
  • 限制酶
    • 识别特定的磷酸二酯键
    • 来源:原核生物
    • 特点:能够识别DNA分子的某种特定的某种特定核苷酸序列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
    • 在中轴线切开的是平末端;在两侧切开的是粘性末端
  • 分子缝合针DNA连接酶
    • 1.E-DNA连接酶 2.T4DNA连接酶
  • 基因进入受体细胞的载体
    • 常用的是质粒经过人工改造的(不能是天然的)
      • 条件:具有自我复制能力一个至多个限制酶切割位点有标记基因对细胞不能有伤害
• 操作顺序
  • 目的基因的获取
    • 目的基因主要指编码的蛋白质基因
  • 从目的基因获取目的基因
    • 方法;1.从目的文库中获取2.利用PCR技术扩增目的基因3.人工合成法4.从自然界已有物种分离
      • PCR技术
        • 原理;利用DNA双链复制原理
        • 前提:有一段已知目的基因的核苷酸序列
          • 原因;根据这一序列合成引物
        • 要求:基因较小核苷酸序列已知
    • 根据目的基因的有关信息来获取目的基因
  • 基因表达载体的构建
    • 目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代同时使目的基因能够表达和发挥作用
    • 组成
      • 启动子:一段特殊结构的DNA片段
        • RNA聚合酶识别和结合的部位有了它才能驱动基因转录出mRNA最终获得所需要的蛋白质
      • 终止子
        • 位于:一段特殊结构的DNA短片段
        • 使转录在所需要的地方停止下来
      • 标记基因
        • 为了鉴别受体细胞是否含有目的基因从而将含有目的基因的细胞筛选出来
      • 目的基因
  • 将目的基因导入受体细胞
    • 转化:目的基因在受体细胞内并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程
    • 导入植物细胞
      • 双子叶和裸子植物;农杆菌转化法[大多数单子叶植物没有感染力]
      • 基因枪法
      • 花粉管通道法
    • 导入动物细胞
      • 显微注射法
        • 方法:将含有目的基因的表达载体提纯从雌性动物体内取出受精之后的卵将注射了目的基因的受精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内
    • 导入微生物细胞
      • 原核生物特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
      • 钙离子处理细胞吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞称为感受态细胞
  • 目的基因的检测与鉴定
    • 检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因(是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键)
      • 方法:DNA分子杂交技术(探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明已经已插入染色体DNA中)
        • 探针:将转基因生物的基因组DNA提取出来在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记
    • 检测目的基因是否转录出mRNA
      • 分子杂交技术
        • 从转基因生物中提取的是mRNA，同样用标记的目的基因做探针与mRNA杂交。如果显示出杂交代，则表明目的基因转录出mRNA.
    • 检测目的基因是否翻译成蛋白质
      • 从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
    • 个体生物水学水平鉴定
      • 做抗虫或抗病的接种实验
• 实际应用
  • 植物细胞工程
    • 抗虫转基因植物
      • 用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因.蛋白酶抑制剂，基因淀粉酶抑制剂基因.植物凝集素基因。
    • 抗病转基因植物
      • 引起植物生命的微生物称为病原微生物 主要有病毒真菌细菌
      • 抗病转基因植物
        • 使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒复制梅西。
      • 抗真菌转基因植物
        • 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
    • 抗逆转基因植物
      • 盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关
    • 利用转基因改良植物的品质
      • 改变这些氨基酸合成的途径中某种关键酶的活性
  • 动物基因工程
    • 1.用于提高动物生长速度 2.用于改善畜产品的品质 3.用转基因动物生产药物 4.用转基因动物作器官移植的供体特点:产量高，质量好，成本易提取
  • 制药
  • 基因治疗
    • 把正常基因导入病人体内，使该目的基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。
• 蛋白质工程
  • 蛋白质工程的崛起缘由
    • 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表达出新的形状。这就是基因工程的实质基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要
  • 基本原理
    • 蛋白质工程的目标
      • 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计
    • 基本途径
      • 从预期的蛋白质功能出发，到设计预期的蛋白质结构，到推测应有的氨基酸序列，到找到相对应的脱氧核苷酸序列。
  • 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律以及其与生物功能的关系作为基础，通过修基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求
  • 蛋白质工程的进展和前
    • 通过对胰岛素的改造，形成其效率型药品。工程应用于微电子方面制成的电子元件体积小，耗电少，效率高的特点。
• 基因文库
  • 基因组文库：包含一种生物所有的基因 部分基因文库:只包含一种生物的部分基因
• DNA连接酶聚合片段之间的磷酸二酯键;DNA聚合酶连接的单体与单体之间的磷酸二酯键