现代生物科技专题考点归纳-【数理报】2021-2022学年高中生物选修3《巩固提高一本通》（人教版）

书 专题一：基因工程 一、基因工程 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． （一）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． ２．“分子缝合针”———ＤＮＡ连接酶 （１）两种ＤＮＡ连接酶（Ｅ·ｃｏｌｉＤＮＡ连接酶和 Ｔ４ ＤＮＡ连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键． ②区别：Ｅ·ｃｏｌｉＤＮＡ连接酶从大肠杆菌中分离得 到的，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，不能将双链 ＤＮＡ片段平末端之间 进行连接；而Ｔ４ＤＮＡ连接酶是从 Ｔ４噬菌体中分离出 来的，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：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、独立于细菌拟核 ＤＮＡ之外，并具有自我复制 能力的双链环状ＤＮＡ分子． （３）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒． （二）基因工程的基本操作程序 １．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）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． （３）ＰＣＲ技术扩增目的基因 ①原理：ＤＮＡ双链复制． ②过程：第一步：加热至９０～９５℃ ＤＮＡ解链；第 二步：冷却至５５～６０℃，引物结合到互补ＤＮＡ链；第三 步：加热至７０～７５℃，Ｔａｑ酶从引物起始进行互补链的 合成． ２．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 且可以遗传给下一代，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短片段 ， 位于基因的尾端． ③标记基因的作用：是为了鉴别受体细胞中是否 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抗性基因． ３．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： 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，其次还有基因枪法和花粉管通道法等． 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：原核生物作为受体 细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较 少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先 用Ｃａ２＋处理细胞，使其成为感受态细胞 ，再将重组表 达载体ＤＮＡ分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在 一定的温度下促进感受态细胞吸收 ＤＮＡ分子，完成转 化过程． （３）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． ４．目的基因的检测和表达 （１）首先要检测转基因生物的 ＤＮＡ上是否插入了 目的基因，方法是采用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， 方法是用标记的目的基因作探针与ｍＲＮＡ杂交． （３）最后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． （三）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、用转基因动物作器官移 植的供体． 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． 二、蛋白质工程 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