生物基因工程

高中生物选修三基因工程详细思维导图知识框架。

生物基因工程

• 操作程序
  • 一.目的基因的获取 （用到限制酶）
    • 1.基因文库 （未知序列）
      • 基因组文库
        • 将含有某种生物的不同基因的许多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
      • 部分基因文库
        • 如cDNA文库等
    • 2.PCR技术扩增 （已知一段序列）
      • 原理
        • DNA双链复制
      • 条件
        • 模板DNA、引物、游离的脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
      • 过程
        • 变性
          • 90℃-95℃加热，氢键断开，目的基因DNA解旋为单链
        • 退火
          • 55℃-60℃，引物与单链DNA结合
        • 延伸
          • 70℃-75℃，在热稳定DNA聚合酶（Taq酶）的作用下合成子链
    • 人工合成 （基因小且已知序列）
      • 已知核苷酸序列用DNA合成仪合成，不需模板
      • 以mRNA为模板，加入逆转录酶合成目的基因
  • 二.基因表达载体的构建 （核心步骤：用到限制酶+DNA连接酶）
    • 组成
      • 启动子
        • 一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位
        • 作用：启动转录
      • 终止子
        • 一段有特殊结构的DNA短片段，位于基因的末端
        • 作用：种植转录
      • 标记基因
        • 作用：为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来
      • 目的基因
  • 三.将目的基因导入受体细胞
    • 受体
      • 植物
        • 1.农杆菌转化法
          • 针对的受体细胞是双子叶，裸子植物
        • 基因枪法
          • 针对受体细胞是单子叶植物
        • 花粉管通道法
      • 动物
        • 显微注射法
          • 受体细胞受精卵
      • 微生物
        • 钙离子处理法
          • 感受态细胞：细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态
  • 四.目的基因的检测与鉴定
    • 分子水平检测
      • DNA分子杂交技术
      • 分子杂交技术
      • 抗原——抗体杂交技术
    • 个体生物学水平的鉴定
      • 抗虫接种实验，抗病接种实验，抗盐抗寒抗旱检测
• 应用
  • 转基因动物
  • 转基因植物
  • 基因工程药物
  • 基因诊断
  • 基因治疗
• 蛋白质工程
  • 概念
    • 以蛋白质分子的结构规律及其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，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。
  • 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→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
  • 应用
    • 提高酶的热稳定性
    • 医药生产
• 基本工具
  • 限制性核酸内切酶——简称“限制酶”
    • 来源：原核生物
    • 种类：4000多种
    • 特点：特异性（识别特定序列，在特定位点切开）
    • 结果：形成黏性末端和平末端
  • DNA连接酶
    • 作用：链接两条链的磷酸二酯键
    • 种类
      • E.coliDNA 连接酶——连接黏性末端
      • T4DNA连接酶——连接黏性末端和平末端
  • 载体
    • 具备条件
      • 具有一个至多个限制酶切割位点
      • 具有特殊的遗传标记基因
      • 能自我复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行日常复制
    • 种类
      • 质粒——（最常用）
      • λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等
  • 注意
    • 工具酶要在具体题目中进行选择，特别是限制酶的选择
      • 1.在目的基因与质粒上均有它的识别序列
      • 2.切割位置不能在目的基因中间，应在两端切
      • 3.切割质粒时，至少应保留一个标记基因