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1、2022高中生物选修三基因工程知识点总结中学生物选修三基因工程学问点一、基因工程的概念基因工程是指根据人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，给予生物以新的遗传特性，创建出更符合人们须要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。二、基因工程的原理及技术原理：基因重组技术基因工程的基本工具1.分子手术刀限制性核酸内切酶(限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分别纯化出来的。(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且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，因此具有专一性。(3)结果：经限制酶切
2、割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端.2.分子缝合针DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：.相同点：都缝合磷酸二酯键。.区分：EcoliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。3.分子运输车载体(1)载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限
3、制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(2)最常用的载体是质粒：它是一种袒露的、结构简洁的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制实力的双链环状DNA分子。(3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获得1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。2.原核基因实行干脆分别获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。3.PCR技术扩增目的基因(1)原理：DNA双链复制(2)过程：加热至9095DNA解链;冷却到5560，引物结合到互补DNA链;加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成
4、其次步：基因表达载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因(1)启动子：是一段有特别结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。(2)终止子：也是一段有特别结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
5、2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采纳最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。3.将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：4.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达.第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采纳 DNA分子杂交技术.2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采纳 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最终检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应
6、的抗体进行抗原-抗体杂交。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。基因工程的应用:1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。蛋白质工程的概念：蛋白质工程：是指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，以满意人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)(1)蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只
7、能生产自然界已存在的蛋白质(2)蛋白质工程的基本原理：它可以依据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为其次代的基因工程。(3)基本途径：从预期的蛋白质功能动身，设计预期的蛋白质结构，推想应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下根据基因工程的一般步骤进行。(留意：目的基因只能用人工合成的方法)(4)设计中的困难：如何推想非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列中学生物选修三学问要点1.基因工程的诞生(1)基因工程：根据人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外 DNA 重组和转基因等技术，从而创建出更符合人们须要的新的生物类型和生物产品。(2)基因工程诞生的理论基础
8、是在生物化学、分子生物学和微生物学科的基础上发展起来，技术支持有基因转移载体的发觉、工具酶的发觉，DNA 合成和测序仪技术的独创等。2.基因工程的原理及技术基因工程操作中用到了限制酶、DNA 连接酶、运载体3. 基因工程的应用(1)在农业生产上：主要用于提高农作物的抗逆实力(如：抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(2)基因治疗不是对患病基因的修复，基因检测所用的 DNA 分子只有处理为单链才能与被检测的样品，按碱基配对原则进行杂交。4. 蛋白质工程蛋白质工程的本质是通过基因改造或基因合成，对先有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质，所以被形象地称
9、为其次代基因工程;基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质中学生物选修三学问点1. 植物的组织培育(1)细胞工程：指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或者细胞器水平上的操作，根据人们的意愿来变更细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。在细胞器水平上变更细胞的遗传物质，属于细胞工程。(2)细胞全能性：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。考点细化： 都具有该生物全部遗传信息，因此从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应当具有全能性。 细胞在生物体内没有表现出全能性的缘由是基因选择性表达。 植物细胞的全能性得以实现的条件是离体，合适的养分
10、和激素，无菌操作。 在生物的全部的细胞中，受精卵细胞的全能性最高。(3)植物组织培育：在无菌和人工限制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培育在人工配置的培育基上，赐予相宜的培育条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。考点细化： 已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程叫脱分化。 再分化是愈伤组织接着进行培育，重新分化出根或芽等器官。 愈伤组织细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈不定型状态的薄壁细胞。 植物组织培育时培育基的成分有矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加物，与动物细胞培育相比须要蔗糖、植物激素，不须要动物血清。 在植物组织培育脱分
11、化过程中，须要植物激素 植物组织培育全过程中都须要无菌，愈伤组织之前不须要光照(4)植物组织培育技术的用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。考点细化： 用植物体的茎尖、根尖来获得无病毒植物人工种子中人工胚乳相当于大豆种子的子叶，人工种子与正常种子相比发芽率高。 转基因植物的培育须要植物组织培育(5)将不同种植物的体细胞，在肯定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体叫做植物体细胞杂交。考点细化： 用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁获得原生质体 物理方法：电刺激、振荡、离心;化学方法：聚乙二醇 植物体细胞杂交完成的标记是新细胞壁的形成 融合后的杂种细胞通过
12、植物组织培育才能发育成完整的植物体(6)植物体细胞杂交这一育种方法的最大优点是克服远缘杂交不亲和障碍2.动物的细胞培育与体细胞克隆(7)动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培育、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体、胚胎移植等(8)动物细胞培育经过原代培育和传代培育考点细化： 动物细胞培育液的成分有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等 动物细胞培育基液体，植物细胞培育基固体，培育的动物细胞通常取自胚胎、幼龄动物的组织器官 动物细胞培育时的气体环境是95%的空气+5%二氧化碳的混合气体，CO2 起到调整 PH值作用 运用胰蛋白酶处理使动物组织分散成单个细胞 动物组织处理使细胞分散后
13、的初次培育称为原代培育 贴满瓶壁的细胞须要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶接着培育，让细胞接着增殖。这样的培育过程通常被称为传代培育。3.细胞融合与单克隆抗体(9)动物细胞融合与植物原生质体融合的区分：操作步骤不同：植物原生质体融合须要先去除细胞壁，动物细胞无细胞壁;诱导方法不同：动物细胞融合可以用物理、化学和生物三种方法，植物原生质体融合只能用物理、化学方法;最终目的不同：植物原生质体融合最终是为了获得杂种植株，动物细胞融合最主要目的是获得单克隆抗体。(10)单克隆抗体与血清抗体相比特异性强、灵敏度高并可大量制备(11)熟识单克隆抗体制备过程。考点细化 生产杂交瘤细胞要用B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 注射相应抗原后，从小鼠脾脏中提取出B 淋巴细胞 杂交瘤细胞既能大量增殖，又能产生专一抗体。 制备单克隆抗体过程中须要两次筛选 体外条件下做大规模培育杂交瘤细胞或者注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培育液或者小鼠腹水内就可以提取出大量的单克隆抗体。 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第12页 共12页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页第 12 页 共 12 页