高中生物基因工程相關知識點

  目的基因和標記基因是高考考試大綱明確要求的考試內容,在基因工程專題和高考中處於重要的地位.下面小編給你分享,歡迎閱讀。

  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,並且使每一條鏈 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連線酶

  ***1***兩種DNA連線酶***E•coliDNA連線酶和T4-DNA連線酶***的比較:

  ①相同點:都縫合磷酸二酯鍵。

  ②區別:E•coliDNA連線酶來源於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線起來;而T4DNA連線酶能縫合兩種末端,但連線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連線酶是連線兩個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能在受體細胞中複製並穩定儲存。

  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的鑑定和選擇。

  ***2***最常用的載體是--質粒,它是一種裸露的、結構簡單的、獨立於細菌染色體之外,並具有自我複製能力的雙鏈環狀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式

  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.原核基因採取直接分離獲得,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雙鏈複製

  ***2***過程:第一步:加熱至90~95 ℃DNA解鏈;第二步:冷卻到55~60 ℃,引物結合到互補DNA鏈;第三步: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,並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,位於基因的首端,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,位於基因的尾端。

  ***3***標記基因的作用:鑑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:將目的基因匯入受體細胞

  1.轉化:目的基因進入受體細胞內,並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:

  將目的基因匯入植物細胞:採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。

  將目的基因匯入動物細胞: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。

  將目的基因匯入微生物細胞:原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少,最常用的原核細胞是大腸桿菌,其轉化方法是:先用 Ca2+處理細胞,使其成為感受態細胞,再將重組表達載體DNA分子溶於緩衝液中與感受態細胞混合,在一定的溫度下促進感受態細胞吸收DNA分子,完成轉化過程。

  3.重組細胞匯入受體細胞後,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,方法是採用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,方法是採用用標記的目的基因作探針與 mRNA雜交。

  3.最後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鑑定。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:把正常的外源基因匯入病人體內,使該基因表達產物發揮作用。