选修三 专题1 基因工程-高考生物大二轮总复习【知识清单-涂考点】（高中全阶段通用）

选修三 专题1 基因工程 基因工程 1.DNA重组技术的基本工具 （1）限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （2）DNA连接酶——“分子缝合针” （3）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 2.基因工程的基本操作程序 （1）目的基因的获取 （2）基因表达载体的构建 （3）将目的基因导入受体细胞 （4）目的基因的检测与鉴定 3.基因工程的应用 （1）植物基因工程硕果累累 （2）动物基因工程前景广阔 （3）基因工程药物异军突起 （4）基因治疗曙光初照 4.蛋白质工程的崛起 （1）蛋白质工程崛起的缘由 （2）蛋白质工程的基本原理 （3）蛋白质工程的进展和前景 1.1 DNA重组技术的基本工具 一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需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。 2.基因工程的原理：基因重组。 3.限制性核酸内切酶 （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （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：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 二、DNA连接酶——“分子缝合针” （1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA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）DNA聚合酶、RNA聚合酶和DNA连接酶的异同 DNA聚合酶 RNA连接酶 DNA连接酶 相同 形成磷酸二酯键 作用对象 单个脱氧核苷酸 单个核糖核苷酸 DNA片段 模板 需要 需要 不需要 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1.载体具备的条件：（1）能在受体细胞中复制并稳定保存。（2）具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。（3）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，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 3.其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。 1.2 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.目的基因的获取是实施基因工程的第一步。 3.原核基因采取直接分离获得，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。 4.获取目的基因的方法有以下几种： （1）从基因文库中获取目的基因。 （2）PCR扩增目的基因。 （3）人工化学法合成。 5..PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制。 （2）过程：①变性（DNA双链解开）：加热至90～95℃DNA解链；②退火（也称复性，引物与DNA单链结合）：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；③延伸（新DNA单链延伸）：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 （3）条件：模板、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）、引物、脱氧核苷酸、精确的温度控制、能量。 （4）使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列。 二、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，是基因工程的核心。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的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：也是一段有特殊结构的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。 三、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。 2.常用的转化方法： （1）将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法、花粉管通道法。 （2）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。 （3）将目的基因导入微生物细胞：Ca2+转化法。 3.注意： （1）将目的基因导入受体细胞，目前已开发出来的方法有很多种，每种方法都有利弊，适合于不同的受体细胞。究竟选用哪种方法，要根据具体情况而定。 （2）以上介绍的几种方法，在导入受体细胞之前，都必须进