高中生物选修三

基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计并通过体外DNA重组和，赋予生物以新的，从而创造出更符合人们需要的新的.由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫。•什么叫基因工程？转基因技术生物类型和生物产品DNA重组技术遗传特性基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本过程目的基因拼接或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达定向的改造生物的遗传性状基因工程定向的改造生物的遗传性状,这种变异来源是基因重组对基因工程(DNA重组技术)概念的理解？DNA重组技术的基本工具★手术刀(基因的剪刀)------准确切割DNA★缝合针(基因的针线)-----将DNA片段再连接起来★运输工具(基因的运载体)------将体外重组好的DNA导入受体细胞一.分子手术刀------限制性核酸内切酶(限制酶)A.来源:主要从原核生物中分离纯化B.作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,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.限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？C.识别序列的组成:大多数由六个核苷酸组成D.切割后产生的DNA片段末端的形式黏性末端平末端反向对称重复排列二.DNA连接酶-------“分子缝合针”分类E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶差别:E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来;T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端,但连接平末端之间的效率比较低.DNA连接酶与DNA聚合酶区别：DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链连接部位相同点双链单链在两DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的DNA片段上,形成磷酸二酯键都能形成磷酸二酯键，二者都由蛋白质构成基因的载体——“分子运输车”A.载体必须具备的条件：1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；2、具有一个多个限制酶切点，以便与外源基因连接；3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等）4、对受体细胞无害，且大小要合适B.载体的作用：1、将外源基因转移到受体细胞中去。2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。C.常用的载体有：质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定一、目的基因的获取(一)、目的基因主要是______________________编码蛋白质的基因（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、人工合成一、目的基因的获取（一）从基因文库中直接获取1.基因文库：概念见P92.基因文库的分类:按外源DNA片段的来源分类种类基因组DNA文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如：cDNA文库3.基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因4.获取目的基因的根据：见课本P9（一）基因文库的构建（1）基因组文库的构建提取某生物全部DNA用适当限制酶切割许多DNA片段与载体连接导入受体菌群该生物基因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）（2）cDNA文库的构建——mRNA反转录形成与载体连接导入受体菌群mRNA逆转录酶杂交双链核酸酶H单链DNADNA聚合酶双链DNA(cDNA)该生物cDNA文库1、概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术通过这项技术可在短时间内大量扩增目的基因因为整个过程是在体外进行，所以又叫做体外DNA扩增技术。多聚酶链式反应体外特定DNA片段2、原理：DNA复制的基本原理(二)利用PCR技术扩增目的基因四种脱氧核苷酸一对引物：热稳定DNA聚合酶(Taq酶）模板DNA(需含有目的基因)4、条件：一对寡核苷酸序列：与目的基因的起始段互补一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物3、前提：温度控制IMN变性复性延伸1、变性(90---95度)：目的基因DNA受热变性，氢键断裂成为单链；2.复性（55---60度）：引物与两条单链通过碱基互补配对原则结合，形成局部双链3.延伸（70---75度）：在DNA聚合酶（Taq酶）作用下，从5′端→3′端进行延伸，形成双链DNA。（三）通过DNA合成仪用化学方法人工合成1.蛋白质的氨基酸顺序mRAN核苷酸序列基因DNA的核苷酸序列目的基因推测推测合成当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。2.反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。1.用一定的_________切割质粒，使其出现一个切口，露出____________。2.用_____________切断目的基因，使其产生_________________。——核心3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，再加入适量___________，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶的黏性末端切口DNA连接酶相同(二)基因表达载体的构建基因表达载体的组成：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。a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因(三)将目的基因导入受体细胞•常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。•将目的基因导入受体细胞的原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。转化——目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达方法导入植物细胞导入动物细胞导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞吸收DNA分子(三)将目的基因导入受体细胞(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—（分子水平检测）鉴定—①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法——方法——方法——DNA-DNA分子杂交DNA-RNA分子杂交抗原-抗体杂交（个体生物学水平检测）2.微生物作受体细胞原因：将目的基因导入微生物细胞3.转化方法：大肠杆菌繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→_________细胞吸收DNA分子。氯化钙/钙离子感受态感受态1.常用菌：植物基因工程技术主要用于哪些方面?1.提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）2.改良农作物的品质3.利用植物生产药物等方面.1.抗虫基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等2.我国抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?我国转基因抗虫棉是转入Bt毒蛋白基因培育出来的，这种基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来。二、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度导入外源生长激素基因（二）用于改善畜产品的品质（三）用转基因的动物生产药物就基因药物而言，最理想的表达场所是乳腺（四）用转基因动物作器官移植的供体工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等三、基因工程药品异军突起•基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；四、基因治疗曙光初照1）β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症2）苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针→白血病1、基因治疗概念：四、基因治疗曙光初照把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）2、基因治疗的类型3、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段4、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。•基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。•基因工程在环保方面有什么应用？例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。目的基因插入Ti质粒的T-DNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体上目的基因的遗传特性得以维持稳定和表达1.农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物。Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞的染色体上2.转化