高考生物二輪復習基因工程知識專題總結

　　基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。

　　一、基因工程的概念

　　基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重組技術。

　　二、基因工程的原理及技術

　　●原理：基因重組技術

　　●基因工程的基本工具

　　1.“分子手術刀”——限制性核酸內切酶(限制酶)

　　(1)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

　　(2)功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

　　(3)結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

　　2.“分子縫合針”——DNA連接酶

　　(1)兩種DNA連接酶(E？coliDNA連接酶和T4DNA連接酶)的比較：

　　①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

　　②區別：E？coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

　　(2)與DNA聚合酶作用的異同：DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

　　3.“分子運輸車”——載體

　　(1)載體具備的條件：

　　①能在受體細胞中復制并穩定保存。

　　②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

　　③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

　　(2)最常用的載體是質粒：

　　它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA分子。

　　(3)其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒

　　● 基因工程的基本操作程序

　　第一步：目的基因的獲取

　　1.目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因。

　　2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法和化學合成法。

　　3.PCR技術擴增目的基因

　　(1)原理：DNA雙鏈復制

　　(2)過程：

　　①加熱至90～95℃DNA解鏈；

　　②冷卻到55～60℃，引物結合到互補DNA鏈；

　　③加熱至70～75℃，熱穩定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成

　　第二步：基因表達載體的構建

　　1.目的：使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發揮作用。

　　2.組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

　　(1)啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。

　　(2)終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段 ，位于基因的尾端。

　　(3)標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。

　　第三步：將目的基因導入受體細胞

　　1.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。

　　2.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是 農桿菌轉化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。

　　3.將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是 顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因導入微生物細胞：

　　4.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表達。

　　第四步：目的基因的檢測和表達

　　1.首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術.

　　2.其次還要檢測目的基因是否轉錄出了mRNA，方法是采用 用標記的目的基因作探針與mRNA雜交。

　　3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原-抗體雜交。

　　4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如 轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀。

　　● 基因工程的應用：

　　1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。

　　2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物。

　　3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發揮作用。

　　蛋白質工程的概念

　　● 蛋白質工程：

　　是指以蛋白質分子的結構規律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質)

　　(1)蛋白質工程崛起的緣由：基因工程只能生產自然界已存在的蛋白質

　　(2)蛋白質工程的基本原理：它可以根據人的需求來設計蛋白質的結構，又稱為第二代的基因工程。

　　(3)基本途徑：從預期的蛋白質功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白質工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。(注意：目的基因只能用人工合成的方法)

　　(4)設計中的困難：如何推測非編碼區以及內含子的脫氧核苷酸序列